在程序溫度(升/降/恒溫及其組合)過程中，測量樣品與參考物之間的熱流差，以表征所有與熱效應(yīng)有關(guān)的物理變化和化學(xué)變化。

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典型應(yīng)用：

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玻璃化轉(zhuǎn)變相容性熔融、結(jié)晶熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性熔融熱、結(jié)晶熱反應(yīng)動力學(xué)共熔溫度、純度熱力學(xué)函數(shù)物質(zhì)鑒別液相、固相比例多晶型比熱

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DSC與DTA是什么關(guān)系?

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DSC的前身是差熱分析DTA，我簡單介紹下工作原理的區(qū)別

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DTA呢，只能測試△T信號，無法建立△H與△T之間的聯(lián)系

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而DSC測試△T信號，并建立△H與△T之間的聯(lián)系

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DSC測試需要注意哪些條件?

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主要有如下幾點：升溫速率、樣品用量、制樣方式、實驗氣氛、坩堝的選取、樣品溫度控制(STC)、DSC基線。

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升溫速率有哪些影響，有沒有標(biāo)準(zhǔn)的升溫速率?

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快速升溫慢速升溫使DSC峰形變大有利于相鄰峰或相鄰失重平臺的分離特征溫度向高溫漂移DSC/DTA峰形較小相鄰峰或失重臺階的分離能力下降——————————

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熱分析領(lǐng)域常用而標(biāo)準(zhǔn)的升溫速率是10K/min

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利用多個不同升溫速率下得到的一系列測試結(jié)果，可進行動力學(xué)分析

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在存在競爭反應(yīng)路徑的情況下，不同的升溫速率得到的終產(chǎn)物組成可能不同

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一般DSC測試需要多少樣品，樣品量對DSC測試有哪些影響呢?

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并不是說樣品量多或者少就一定好，這個與目標(biāo)分析結(jié)果有關(guān)

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樣品量小樣品量大所測特征溫度較低，更“真實”峰值溫度向高溫漂移有利于氣體產(chǎn)物擴散 樣品內(nèi)溫度梯度較大，氣體產(chǎn)物擴散亦稍差相鄰峰(平臺)分離能力增強峰分離能力下降DSC 峰形也較小峰形加寬 ————————————能增大 DSC 檢測信號

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一般情況下，以較小的樣品量為宜。熱分析常用的樣品量為5～15mg。在樣品存在不均勻性的情況下，可能需要使用較大的樣品量才具有代表性。

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在DSC測試表征過程中，如何同時選擇合適的升溫速率和樣品量呢?

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(1)提高對微弱的熱效應(yīng)的檢測靈敏度：提高升溫速率，加大樣品量;

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(2)提高微量成份的熱失重檢測靈敏度：加大樣品量;

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(3)提高相鄰峰(失重平臺)的分離度：慢速升溫速率，小的樣品量。

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對于不同條件的DSC樣品，如何選擇合適的制樣方式?

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(1)塊狀樣品：建議切成薄片或碎粒;

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(2)粉末樣品：使其在坩堝底部鋪平成一薄層;

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(3)堆積方式：一般建議堆積緊密，有利于樣品內(nèi)部的熱傳導(dǎo);對于有大量氣體產(chǎn)物生成的反應(yīng)，可適當(dāng)疏松堆積。

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DSC測試的氣氛分哪些類，有何應(yīng)用區(qū)別?

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氣氛主要是動態(tài)氣氛、靜態(tài)氣氛和真空3類，可以從以下三點來分別

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(1)從保護天平室與傳感器、防止分解物污染的角度，一般推薦使用動態(tài)吹掃氣氛;

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(2)對于高分子TG測試，在某些場合使用真空氣氛，能夠降低小分子添加劑的沸點，達(dá)到分離失重臺階的目的;

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(3)若需使用真空或靜態(tài)氣氛，須保證反應(yīng)過程中的釋出氣體無危害性。

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在不同的氣氛條件下，結(jié)果有時候也是不同的，我們舉個“NR/SBR 橡膠中增塑劑的分解”的例子：

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將 NR/SBR 共混橡膠材料，在 N2 氣氛下按照標(biāo)準(zhǔn)的 TG 方法進行分析，增塑劑的失重量為 9.87%。(增塑劑失重與橡膠分解臺階有較大重疊)

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將該樣品在真空下進行測試，由于增塑劑沸點的降低，揮發(fā)溫度與橡膠分解溫度拉開距離，得到了更準(zhǔn)確的增塑劑質(zhì)量百分比：13.10%。

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DSC測試的常用氣氛和特殊氣氛有哪些?

常用氣氛：

N2: 常用惰性氣氛

Ar: 惰性氣氛，多用于金屬材料的高溫測試。

He: 惰性氣氛，因其導(dǎo)熱性好，有時用于低溫下的測試

Air: 氧化性氣氛，可作反應(yīng)氣氛

O2: 強氧化性氣氛，一般用作反應(yīng)氣氛

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特殊氣氛(如H2、CO、HCl 等)：

考慮氣氛在測試所達(dá)到的最高溫度下是否會與熱電偶、坩堝等發(fā)生反應(yīng)，注意防止爆炸和中毒。

通過改變測試氣氛(如真空-氮氣-空氣)，有助于深入剖析材料成分。

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DSC都有哪些坩堝，他們有什么區(qū)別?

為了適應(yīng)千變?nèi)f化的各種樣品，避免樣品與坩堝材料之間的不相兼容，設(shè)備供應(yīng)商配備了多種不同材質(zhì)不同特點的坩堝，其中幾種坩堝圖示如下：

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常用坩堝：Al, Al2O3, PtRh

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其它坩堝：PtRh+Al2O3, Steel, Cu, Graphite, ZrO2, Ag, Au, Quartz 等

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壓力坩堝：中壓坩堝，高壓坩堝

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Al坩堝

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傳熱性好，靈敏度、峰分離能力、基線性能等均佳

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溫度范圍較窄(< 600℃)

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用于中低溫型DSC測試

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可用于比熱測試

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PtRh 坩堝

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傳熱性好，靈敏度高、峰分離能力、基線性能佳

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溫度范圍寬廣

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適于精確測量比熱

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易與熔化的金屬樣品形成合金

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清洗與回收：可使用氫氟酸浸泡清洗

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Al2O3 坩堝

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樣品適應(yīng)面廣，其靈敏度、峰分離能力、基線漂移等較PtRh差

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溫度范圍寬廣(可用于高溫1650℃ )

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不適于測定比熱

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易與部分無機熔融樣品(如硅酸鹽、氧化鐵等)反應(yīng)或擴散滲透

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清洗與回收：可使用王水與氨水浸泡清洗

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Cu坩堝

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對塑料的氧化有催化作用，有時用于氧化誘導(dǎo)期(O.I.T.)測試

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中壓與高壓坩堝適用：揮發(fā)性液體樣品，液相反應(yīng)，需要維持氣體分壓的封閉體系反應(yīng)

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中壓坩堝最高使用壓力20bar

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高壓坩堝為100bar

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溫度較低、揮發(fā)物壓力不太大時，可用密閉壓制的Al坩堝代替

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DSC測試中坩堝加蓋與否如何選擇?

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首先要知道坩堝加蓋的優(yōu)缺點以及坩堝蓋扎孔的目的

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優(yōu)點缺點扎孔的目的有利于體系內(nèi)部溫度均勻減少了反應(yīng)氣氛與樣品的接觸保證樣品與氣氛一定接觸減少輻射效應(yīng)與樣品顏色的影響產(chǎn)物氣體不易帶走允許一定程度的氣固反應(yīng)防止微細(xì)樣品粉末飛揚，或在抽取真空過程中被帶走導(dǎo)致反應(yīng)體系壓力較高允許氣體產(chǎn)物隨動態(tài)氣氛帶走有效防止傳感器受到污染 保持坩堝內(nèi)外壓力平衡

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(1)物理效應(yīng)測試(熔融、結(jié)晶、相變等DSC測試)，通常選擇加蓋坩堝;

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(2)未知樣品，出于安全性考慮，通常選擇加蓋坩堝;

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(3)氣固反應(yīng)(如氧化誘導(dǎo)期測試或吸附反應(yīng))，使用不加蓋敞口坩堝;

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(4)液相反應(yīng)，易揮發(fā)樣品，使用加蓋壓制Al 坩堝、中壓或高壓坩堝;

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(5)有氣體生成的反應(yīng)(包括多數(shù)分解反應(yīng) )或偏重于 TG 的測試，在不污染損害樣品支架的前提下，根據(jù)實驗需要，進行加蓋與否的選擇。

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如何測試一些較微弱的、在常規(guī)條件下不易測出的玻璃化轉(zhuǎn)變?

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按照一般的熱分析規(guī)律，可考慮加大樣品量與使用較快一些的升溫速率。

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對于半結(jié)晶性的高分子材料，咱們?nèi)阶撸?/p>

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(1)先升過熔點使樣品充分熔融;

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(2)隨后淬冷至玻璃化溫度以下;

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(3) 再次升溫時玻璃化轉(zhuǎn)變較為明顯.

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使用液氮進行冷卻的降溫測試，如何使溫度曲線盡快達(dá)到線性?

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在降溫段之前設(shè)置一個恒溫段(一般5～10min左右)，將LN打開，初始流量不需很大，讓儀器在降溫之前先適應(yīng)一下LN。然后降溫段設(shè)置的流量根據(jù)情況酌情加大一些，但無需開到最大，儀器會自動根據(jù)冷卻需要調(diào)節(jié)液氮流量。這樣就能使冷卻溫度線較快的達(dá)到線性。

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鋁坩堝的加蓋與壓制有哪些實驗技巧?

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(1)坩堝蓋子扎孔密閉：這是常規(guī)的坩堝使用方法，它適用于固體測試，樣品可以粉末，顆粒，片狀，塊狀等等。

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(2)坩堝蓋子扎孔，不密閉：這種方法是一種比較經(jīng)濟的方法，對于節(jié)省坩堝損耗很有幫助。有些樣品做完試驗后可以取出來且不污染坩堝，我們可以采取這種方法，不用壓機將坩堝蓋子和平盤壓死，這樣坩堝就可以重復(fù)使用了。

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(3)敞口坩堝：即不加坩堝蓋子，它適用于需要與吹掃氣氛充分接觸的實驗(如氧化誘導(dǎo)期測試)，但由于樣品表面與流動氣體接觸會帶走一定的熱量，量熱精度會稍低一些。

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(4)坩堝密閉：坩堝蓋子不扎孔，用壓機將坩堝牢牢密封住，它適用于常規(guī)的液體測試。對于一些需要完全密閉，能承受更高壓力的測試，耐馳還提供專門的中壓、高壓坩堝。

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DSC在操作過程中有哪些要特別注意的地方?

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(1)儀器可一直處于開機狀態(tài)，盡量避免頻繁開機關(guān)機

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(2)儀器應(yīng)至少提前1小時開機

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(3)盡量避免在儀器極限溫度附近進行恒溫操作

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(4)試驗完成后，必須等爐溫降到200°C以下后才能打開爐體

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(5)測試樣品及其分解物不能對傳感器、熱電偶造成污染

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具體措施：實驗前應(yīng)對樣品的組成有大致了解，如有危害性氣體產(chǎn)生，實驗要加大吹掃氣的用量

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(6)測試樣品及其分解物絕對不能與測量坩鍋發(fā)生反應(yīng)，具體為：

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鋁坩鍋測試，測試終止溫度不能超過600°C;

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絕對避免使用鉑坩鍋進行測試金屬樣品;

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金屬樣品的測試需查蒸氣壓～溫度表格。

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爐體如果已發(fā)生污染，該如何處理?

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(1)使用棉花棒蘸上酒精輕輕擦洗;

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(2)使用大流量惰性吹掃氣氛空燒至600℃;

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(3)在日常使用溫度范圍內(nèi)進行基線的驗證測試，若基線正常無峰，傳感器一般仍可繼續(xù)使用;

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(4)使用標(biāo)樣In與Zn進行溫度與靈敏度的驗證測試，若溫度與熱焓較理論值發(fā)生了較大偏差，需要重新進行校正。

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