综合热分析讲义.ppt

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1、第四章差示扫描量热法Differentialscanningcalorimetry,DSC背景:1964Watson&O´Neill第一台DSC商品化仪PEDTA:重复性差,分辨率不高,热量定量不准等.1977国际热分析协会（ICTA）名词委员会正式承认DSC一、DSC的定义在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的热流量差或功率差与温度关系的一种技术。差示扫描量热法（DSC）DSC曲线由DSC得到的实验曲线，亦称差示扫描量热曲线。纵坐标是试样与参比物的功率差dH/dt，也称作热流率，单位为毫瓦（mW），横坐标为温度（T）或时间（t）。但纵坐标没有规定吸热、放热的方向问题。PE的DS

2、C把吸热定为正，放热为负。而许多厂家生产的DSC仪器仍沿用DTA规定，即吸热为正。玻璃化转变结晶基线放热行为（固化，氧化，反应，交联）熔融固固一级转变分解气化TgTcTmTrTdDSC曲线吸热放热dH/dt(mW)玻璃化转变结晶基线放热行为（固化，氧化，反应，交联）熔融固固一级转变分解气化TgTcTmTrTdDSC曲线吸热放热dH/dt(mW)冷结晶熔融玻璃化转变温度C吸热放热mW聚合物典型DSC曲线DSC仪按测定方法，可分为:DSC功率补偿型(PowerCompensation)热流型(HeatFlux)二、DSC仪在试样和参比品始终保持相同温度的条件(即：ΔT=0)下，测定为满

3、此条件试样和参比品两端所需的能量差足此条件试样和参比品两端所需的能量差，并直接作为信号ΔQ（热量差）输出。功率补偿型DSC要求：吸热或放热ΔT→0方法：功率补偿电阻加热1.原理动态零位平衡原理功率补偿型DSC2.特点内加热方式功率补偿型DSC精确的温度控制和测量升/降温速率快分辨率高基线不如外加热好，或者说为保持基线平滑，对仪器设计和制造要求更高。优点缺点在给予试样和参比品相同的功率下，测定试样和参比品两端的温差ΔT，然后根据热流方程，将ΔT（温差）换算成ΔQ（热量差）作为信号的输出。热流型DSC1.原理热流率差（mW）热流型DSC温差热电偶试样与参比样ΔT计算测量2.特点热流型DS

4、C外加热方式用一个炉子来加热。缺点：升降温来得较慢。但新发展的红外加热炉则无此问题。功率补偿型热流型DSC原理简图Reference二、DSC仪ICTA开始只承认功率补偿型DSC，而把热流型DSC归在定量DTA中。功率补偿型美国PE热流型美国TA、法国Setram、瑞士Mettler、日本岛津、德国Linseis、NetzschPEPyris1DSC性能指标温度范围：-170~725℃试样量：0.50~30mg量热灵敏度：0.20μW温度准确度：±0.1℃温度精度：±0.01℃量热准确度：±1%量热精度：±0.1%加热速率：0.01~500℃/min铟峰高/半峰宽17.6mW/℃功率

5、补偿型DSC热流偿型DSCTADSCQ2000三、DSC曲线方程Tb环境试样与参比物传热示意图TsCsRsTrCrRr假设：Cs、Cr为试样与支持器和参比物与支持器的热容；Ts、Tr为试样、参比物的温度；Tb为环境温度；、为传给试样、参比物的热流率；R=Rs=Rr，R是传热热阻，试样侧与参比物侧热阻相等。，即参比物没有热效应；为单位时间试样放的热量；1.热流型DSC曲线方程方程推导过程从略，推导结果为：（Ⅰ）（Ⅱ)（Ⅲ）第Ⅰ项，Ts-Tr=∆T，相当于DTA曲线的纵坐标∆T。DTA的基线方程式：第Ⅲ项是，RCs叫作热时间常数，单位是时间，是曲线斜率，反映了试样每一瞬间的热行为。当斜率

6、不为零时即在出峰。这种热流型DSC曲线方程与经典的DTA曲线方程实际上是一样的。由此，也说明了热流型DSC与DTA的原理是一样的。2.功率补偿型DSC曲线方程方程推导亦从略，推导结果为：（Ⅰ）（Ⅱ)（Ⅲ）第Ⅰ项，，这与DSC曲线的纵坐标的符号相反。第Ⅱ项代表DSC基线的漂移。其数值决定于试样与参比物的热容差（∆C=Cs-Cr)，还决定于升温速率(),这与DTA及热流型DSC的规律是一致的。而与热阻R无关，即与导热系数K无关。功率补偿型DSC的基线漂移与热阻R无关，也就是说，改变热阻R并不影响基线的漂移程度，这是功率补偿型DSC技术的一大优点。第Ⅲ项中的是功率补偿型DSC曲线的斜率，另

7、外还有一个热时间常数RCs，这与DTA及热流型DSC曲线方程的第三项相似。不同的是它要乘一个二阶导数，这样热租的影响就要小得多。功率补偿型DSC作为热量定量只需用金属铟作单点校正，即可用于较宽的温度范围。而DTA及热流型DSC则不行，因为热阻R随温度不同而不同，对DTA定量的影响不能忽略。这是功率补偿型DSC技术的又一优点。四、操作条件与灵敏度分辨率的关系DSC曲线的影响因素与DTA的几乎相同，选择操作条件的规律也基本一致。只有两者使用的最高温度是不同的。