差示掃描量熱法DSC及其應用
1、原理:差示掃描量熱法(DSC)是測量樣品與參比樣的熱流量差或功率差與溫度火時間的關系,分為功率補償型DSC和熱流型DSC。功率補償型(power compensation)DSC原理:在程序控溫過程中,如果樣品發(fā)生溫度變化,系統(tǒng)通過變化功率(電能補償)始終保持樣品與參比樣溫度動態(tài)一致,記錄功率差對溫度或時間的關系曲線,測定的是維持樣品和參比物處于相同溫度所需要的能量差(ΔW=dH/dt),反映了樣品焓的變化。熱流型(heat flux)DSC原理與DTA相似,將試樣和參比樣以一定的速率加熱或冷卻,記錄試樣和參比物之間的溫差(ΔT),換算成ΔQ(熱量差),對時間或溫度作圖,得到DSC曲線。目前使用較多的為功率補償型DSC。
2、功率補償型DSC優(yōu)點是精確的溫度控制和測量,升降溫速率快,分辨率高;功率補償型有個致命缺點就是:內加熱方式,用久了基線飄的很厲害。因為是兩個單獨的爐子,一邊是樣品,一邊是空白??瞻椎哪莻€爐子一直很新,放樣品的用久了有污染,這樣導致兩個爐子不對稱。熱流型是兩個坩鍋在同一個爐子里面,可保證樣品和空白處在相同條件下。熱流型DSC缺點是升降溫速率較慢,但是新發(fā)展的紅外加熱爐則無此問題。
3、兩個名詞:差示掃描量熱儀(Differential Scanning Calorimeter,DSC),差示掃描量熱法(Differential Scanning Calorimetry,DSC)。
4、DSC操作條件選擇:試樣粒度?。ū缺砻娣e大)、升溫速率慢、氣氛高傳熱系數的(如He)均可獲得更高的分辨率。粒度大(比表面積?。?、升溫速率快、氣氛低傳熱系數(如真空)均可獲得更高的靈敏度。
5、影響基線是否平直的因素:樣品池是否干凈、樣品池和蓋子是否定位準確、儀器是否穩(wěn)定、氣氛選擇和氣流速率等。
6、影響DSC曲線的因素:曲線校正、氣氛的影響、升降溫速率、測試樣品量、樣品粒度和裝填方式等。
7、DSC應用:研究物質的熔點、玻璃化轉變(Tg)和相轉變,聚合物組成分析,研究聚合、固化、交聯(lián)、氧化、分解、降解等反應,研究測定結晶度、反應熱以及研究結晶動力學、反應動力學等等。