DSC基本原理及使用方法

會(huì)計(jì)學(xué)1DSC基本原理及使用方法差示掃描量熱法（DSC）（DifferentialScanningCalorimetry）定義：在程序控制溫度下，測(cè)量輸給物質(zhì)與參比物的功率差與溫度的一種技術(shù)。分類：根據(jù)所用測(cè)量方法的不同

1.功率補(bǔ)償型DSC2.熱流型DSC第1頁(yè)/共17頁(yè)

基本原理DTA存在的兩個(gè)缺點(diǎn)：1）試樣在產(chǎn)生熱效應(yīng)時(shí)，升溫速率是非線性的，從而使校正系數(shù)K值變化，難以進(jìn)行定量；2）試樣產(chǎn)生熱效應(yīng)時(shí)，由于與參比物、環(huán)境的溫度有較大差異，三者之間會(huì)發(fā)生熱交換，降低了對(duì)熱效應(yīng)測(cè)量的靈敏度和精確度?！沟貌顭峒夹g(shù)難以進(jìn)行定量分析，只能進(jìn)行定性或半定量的分析工作。第2頁(yè)/共17頁(yè)

為了克服差熱缺點(diǎn)，發(fā)展了DSC。該法對(duì)試樣產(chǎn)生的熱效應(yīng)能及時(shí)得到應(yīng)有的補(bǔ)償，使得試樣與參比物之間無(wú)溫差、無(wú)熱交換，試樣升溫速度始終跟隨爐溫線性升溫，保證了校正系數(shù)Ｋ值恒定。測(cè)量靈敏度和精度大有提高。第3頁(yè)/共17頁(yè)DSC儀器結(jié)構(gòu)第4頁(yè)/共17頁(yè)DSC樣品皿及壓片機(jī)

第5頁(yè)/共17頁(yè)縱坐標(biāo)：熱流率橫坐標(biāo)：溫度T(或時(shí)間t)峰向上表示吸熱向下表示放熱在整個(gè)表觀上，除縱坐標(biāo)軸的單位之外。DSC曲線峰包圍的面積正比于熱焓的變化。DSC曲線第6頁(yè)/共17頁(yè)影響DSC的因素

由于DSC用于定量測(cè)試，因此實(shí)驗(yàn)因素的影響顯得更重要，其主要的影響因素大致有以下幾方面：

1.實(shí)驗(yàn)條件：程序升溫速率Φ，氣氛

2.試樣特性：試樣用量、粒度、裝填情況、試樣的稀釋等。第7頁(yè)/共17頁(yè)實(shí)驗(yàn)條件的影響

(1).升溫速率Φ

主要影響DSC曲線的峰溫和峰形，一般Φ越大，峰溫越高，峰形越大和越尖銳。實(shí)際中，升溫速率Φ的影響是很復(fù)雜的，對(duì)溫度的影響在很大程度上與試樣的種類和轉(zhuǎn)變的類型密切相關(guān)。(2).氣氛

實(shí)驗(yàn)時(shí)，一般對(duì)所通氣體的氧化還原性和惰性比較注意，而往往容易忽略對(duì)DSC峰溫和熱焓值的影響。實(shí)際上，氣氛的影響是比較大的。第8頁(yè)/共17頁(yè)試樣特性的影響1）試樣用量：不宜過(guò)多，多會(huì)使試樣內(nèi)部傳熱慢，溫度梯度大，導(dǎo)致峰形擴(kuò)大、分辨力下降。

2）試樣粒度：

影響比較復(fù)雜，通常大顆粒熱阻較大，而使試樣的熔融溫度和熔融熱焓偏低。但是當(dāng)結(jié)晶的試樣研磨成細(xì)顆粒時(shí)，往往由于晶體結(jié)構(gòu)的歪曲和結(jié)晶度的下降也可導(dǎo)致相類似的結(jié)果。對(duì)干帶靜電的粉狀試樣，由于粉末顆粒間的靜電引力使粉狀形成聚集體，也會(huì)引起熔融熱焓變大。第9頁(yè)/共17頁(yè)DSC的應(yīng)用

鑒于DSC能定量的量熱、靈敏度高，應(yīng)用領(lǐng)域很寬，涉及熱效應(yīng)的物理變化或化學(xué)變化過(guò)程均可采用DSC來(lái)進(jìn)行測(cè)定。峰的位置、形狀、峰的數(shù)目與物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，故可用來(lái)定性的表征和鑒定物質(zhì)，而峰的面積與反應(yīng)熱焓有關(guān)，故可以用來(lái)定量計(jì)算參與反應(yīng)的物質(zhì)的量或者測(cè)定熱化學(xué)參數(shù)。第10頁(yè)/共17頁(yè)第11頁(yè)/共17頁(yè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的測(cè)定

無(wú)定形高聚物或結(jié)晶高聚物無(wú)定形部分在升溫達(dá)到它們的玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)，被凍結(jié)的分子微布朗運(yùn)動(dòng)開(kāi)始，因而熱容變大，用DSC可測(cè)定出其熱容隨溫度的變化而改變。第12頁(yè)/共17頁(yè)混合物和共聚物的成分檢測(cè)

脆性的聚丙烯往往與聚乙烯共混或共聚增加它的柔性。因?yàn)樵诰郾┖途垡蚁┕不煳镏兴鼈兏髯员３直旧淼娜廴谔匦裕虼嗽摴不煳镏懈鹘M分的混合比例可分別根據(jù)它們的熔融峰面積計(jì)算。

第13頁(yè)/共17頁(yè)結(jié)晶度的測(cè)定

高分子材料的許多重要物理性能是與其結(jié)晶度密切相關(guān)的。所以百分結(jié)晶度成為高聚物的特征參數(shù)之一。由于結(jié)晶度與熔融熱焓值成正比，因此可利用DSC測(cè)定高聚物的百分結(jié)晶度，先根據(jù)高聚物的DSC熔融峰面積計(jì)算熔融熱焓ΔHf，再按下式求出百分結(jié)晶度。ΔHf*：100%結(jié)晶度的熔融熱焓第1