高聚物结构分析与表征-第四章-dsc和dta.ppt

DTA和DSC的基本原理
差热分析仪（DTA）的基本原理
同时升温，当加热到某一温度，试样发生放热或吸热时，试样与参比物间产生温差△T，该温差经差热放大器放大后输入记录仪，得到差热曲线，即DTA曲线。
DTA主要部分示意图
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差式扫描量热仪（DSC）的基本原理
功率补偿型DSC
在样品和参比物始终保持相同温度的条件下，测定为满足此条件样品和参比物两端所需的能量差，并直接作为信号Q（热量差）输出。
热流型DSC
在给予样品和参比物相同功率条件下，测定样品和参比物两端的T（温差），然后根据热流方程，将T换算成Q（热量差）作为信号输出。
差示扫描量热法（DSC）是六十年代以后研制出的一种热分析方法，它是在程序控制温度下， 测量输入到物质和参比物的热量差和温度的关系的一种技术。
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dH/dt (mW)
Temperature（℃）
Glass Transition
Crystallization
Melting
Decomposition
玻璃化转变
结晶
基线
放热行为
（固化，交联，氧化，反应）
熔融
分解气化
Td
Tg
Tc
Tm
DSC典型综合图谱
Exo
Endo
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主要影响因素
由于DSC用于定量测定，因此实验因素的影响显得更为重要，其主要的影响因素大致有下列几方面：
试样特性
试样用量、粒度、装填情况、试样的稀释和试样
的热历史条件等。
实验条件
程序升温速率和所通气体的性质。气体性质涉及
气体的氧化还原性、惰性、热导性和气体处于静
态还是动态。
参比物特性
参比物用量、参比物的热历史条件。
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1. 样品量
一般用量为3~5mg，可根据样品热效应大小调节用量。
样品量少，分辨率高，但灵敏度低，峰温偏低。
样品量多，分辨率低，但灵敏度高，峰温偏高。
样品量对峰位置的影响
10mg

5mg
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2. 升温速率
通常升温速率范围在5~20 ℃/min，最常用的是10 ℃/min。
升温速率越快，灵敏度提高，分辨率下降。
一般选择较慢的升温速率以保持好的分辨率，而适当增加样品量来提高灵敏度。
铟在不同升温速率下的DSC曲线
a:5 ℃/min; b:20 ℃/min;
c:60 ℃/min;d:120 ℃/min
升温速率增加，转变峰温提高，峰形变宽。
因此，测试时若改变升温速率，必须重新进行温度的校正。
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3. 气氛
在空气（或氧气）中测定时，要注意氧化作用的影响。可通过比较惰性气体和空气中的DSC曲线来解释某些氧化反应。
一般使用惰性气体，如N2，Ar，He等。
目的：防止加热时样品的氧化，减少挥发物对仪器的腐蚀。
气流流速必须恒定，一般控制在10 ml/min，否则会引起基线波动。
不同气氛下的DSC曲线
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熔点和玻璃化转变温度的确定
1. 熔点（Tm）的确定
确定熔点有三种方法：
吸热
典型的DSC熔融曲线及熔点的确定
扫描基线
等温基线
C或C'点的温度
A点的温度
B点的温度
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2. 玻璃化转变温度（Tg）的确定
玻璃化转变的DSC曲线
确定玻璃化转变温度有三种方法：
C点的温度
B点的温度
D点的温度
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由于玻璃化转变是一种非平衡过程，因此，操作条件对实验结果也有很大的影响，主要影响因素有：
升温速率
升温速率越快，玻璃化转变越明显，测得的Tg越高。
推荐采用的升温速率为10~20 ℃/min。
样品中残留的水分或溶剂
水或溶剂的存在有利于高聚物分子链的松弛，使测得
的Tg偏低。因此，实验前应将样品烘干。
样品的热历史
不用热历史的同一样品的Tg不同。如同类样品进行对
比，需消除热历史，方法为对样品进行退火处理。
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