岛津差示扫描量热仪DSC-60操作规程
DSC(差示扫描量热仪)实验室教学讲解
温度校正 • 多点拟合法 • 测试多个不同熔点的标准物质,将实测熔点(DSC, DTA, cDTA...)与相应理论熔点作比较,得到温度校正 曲线(△T~T) 。
只有采用多点拟合法才能实现准确的温度校正
24
灵敏度校正
• 适用仪器:DSC,STA(DSC-TG联用)
25
灵敏度校正
仪器
参比热电偶与样品热电偶之间的信号差
10
DSC 附件
为了适应千变万化的各种样品,避免 样品与坩埚材料之间的不相兼容, 配备了多种不同材质不同特点的坩 埚。
其中的几种坩埚图示如下:
11
DSC的类型及其基本原理
DSC的类型:
根据所用测量方法的不同,分为:
热流型(Heat Flux) 功率补偿型(Power Compensation) 调制热流型(Modulated Heat Flux)
对于有大量气体产物生成的反应,可适当疏松堆积
40
试样和参比物
• 试样:除气体外,固态,液态样品都可测定。 • 装样:尽量使样品薄而匀地平铺与坩埚底
部,以减少试样与器皿间的热阻。 • 坩埚:高聚物一般使用铝坩埚,使用温度
低于500℃, • 参比物:必须具有热惰性,热容量和导热
率应和样品匹配。一般为 ,样品量少 时可放一空坩埚。
Q Q s Q r T sR s T f s T rR T f r r T s T fR s T r T f rT sR T r R T
15
功率补偿型(Power
Compensation)
在样品和参比品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品两端所需的能量差, 并直接作为信号Q(热量差)输出。
41
实验条件的选择
DSC使用方法范文
DSC使用方法范文DSC(Differential Scanning Calorimetry,差示扫描量热法)是一种热分析技术,用于研究材料的热性质,包括热容、热传导、玻璃转变温度、熔点、晶化温度等。
DSC的仪器装置通常由一个样品室、一个参比室和一个差动式热电偶组成。
样品室和参比室中分别放入经过精确称量的样品和参比物质。
DSC通过在样品和参比室之间加热或冷却,测量相对于参比的样品放热或吸热。
DSC的使用方法如下:1.准备样品:将待测样品准备成合适的形状和尺寸,并进行称量。
样品应该在室温下干燥,并避免暴露在潮湿环境中。
2.准备参比物:选择适当的参比物作为热容参考,可以是已知热性质的物质,如铝、铜或锌。
参比物的重量应与样品尽可能接近,并且具有相似的热容。
3.安装样品和参比物:将样品和参比物放入样品室和参比室中,注意保持干燥,并确保相对湿度较低,以避免湿气对实验结果的影响。
4.设置实验参数:根据需要设置实验参数,包括扫描速率、温度范围和保持时间等。
扫描速率影响到实验过程中的温度变化率,温度范围应根据样品的特性选择。
5.开始实验:将DSC仪器加热或冷却到所需的初始温度,并启动实验。
DSC会测量样品和参比物的温度和功率差,从而得到样品的热性质信息。
6.分析实验结果:获取实验过程中的温度和功率数据,并进行数据分析。
通过绘制曲线可以观察样品发生的热反应,如熔融、晶化、玻璃转变等。
可以使用专门的软件对数据进行进一步处理和分析。
7.清洁和维护:在实验结束后,及时清洁仪器和样品室,避免残留物对下次实验的干扰。
同时,定期对仪器进行检查和维护,确保仪器性能的稳定和可靠。
DSC的应用非常广泛,包括材料研究、药物开发、聚合物研究等领域。
通过DSC可以研究材料的热性质,从而揭示材料的结构和性能之间的关系,指导材料的设计和应用。
此外,DSC还可以用于测试材料的纯度、反应活性以及热稳定性等。
差示扫描量热仪(DSC课件
在DSC曲线上,聚合物的热分解表现为一个明显的质 量损失峰。通过分析峰的位置和形状,可以了解聚合
物的热稳定性及其影响因素。
合金的熔点和结晶温度
合金是由两种或多种金属或非金属元素组成的混合物。合 金的熔点和结晶温度对其加工、使用和回收等过程具有重 要影响。
DSC可以用于研究合金的熔点和结晶温度。通过在程序控 温下对合金进行加热和冷却,观察其相变行为,可以测量 合金的熔点和结晶温度。
02
放置样品和参比物于样 品架上,确保样品和参 比物重量相等。
03
开始实验,记录实验数 据。
04
实验结束后,关闭仪器 电源,取出样品和参比 物。
实验后处理
数据处理
对实验数据进行处理和分析,提取所需的信息 。
仪器清洁
对仪器进行清洁和维护,确保仪器性能稳定和 延长使用寿命。
结果报告
根据实验结果编写报告,并给出相应的结论和建议。
确保仪器各部件连接牢固,特别是电源线和信号 线。
3
记录使用情况
每次使用后,应记录仪器使用情况,包括实验参 数、样品信息等,以便于后续数据分析。
常见故障排除
温度不上升
检查加热元件是否正常 工作,加热电源是否正 常供电。
温度波动大
检查恒温水浴是否正常 工作,水路是否畅通。
曲线漂移
检查仪器接地是否良好 ,周围是否存在干扰源 。
多功能化
未来的DSC将集成多种测量技术,如热重分析、红外光谱等,实现多 参数同时测量,提高实验效率和准确性。
环保节能
随着环保意识的提高,DSC将采用更加节能和环保的设计,如采用低 能耗的加热元件和传感器,降低实验过程中的能耗和排放。
2023 WORK SUMMARY
DSC(差示扫描量热仪)实验室教学讲解
增塑剂 mass loss: - 13.10 %
DTG % / min
Sample:
NR/SBR
Sample mass: 20.64 mg
Crucible:
Pt open
Heating rate: 20 K/min
Atmosphere: VACUUM
Q Q s Q r T sR s T f s T rR T f r r T s T fR s T r T f rT sR T r R T
15
功率补偿型(Power
Compensation)
在样品和参比品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品两端所需的能量差, 并直接作为信号Q(热量差)输出。
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NR/SBR 橡胶中增塑剂的分解
Mass loss / %
增塑剂 质量损失: -9.87 %
天然橡胶 NR 质量损失: -38.81 %
DTG % / min
Sample:
NR/SBR
Sample mass: 20.64 mg
Crucible:
Pt open
Heating rate: 20 K/min
38
实验条件的选择
综合以上两点: • 提高对微弱的热效应的检测灵敏度:提高升温速率 加大样品量 • 提高微量成份的热失重检测灵敏度:加大样品量
• 提高相邻峰(失重平台)的分离度:慢速升温速率 小的样品量
39
实验条件的选择
•3. 制样方式
• 块状样品:建议切成薄片或碎粒 • 粉末样品:使其在坩埚底部铺平成一薄层 • 堆积方式:一般建议堆积紧密,有利于样品内部的热传导
样品量大:能增大 DSC 检测信号 峰形加宽 峰值温度向高温漂移 峰分离能力下降 样品内温度梯度较大 气体产物扩散亦稍差。
岛津DSC操作规程..
岛津差示扫描量热仪DSC-60操作规程岛津国际贸易(上海)有限公司应用技术部 分析CSC目录一. 样品分析 (3)1.1 开机 (3)1.2 气体 (3)1.3 样品制备 (4)1.4 设定测定参数 (5)1.5 样品测试 (6)1.6 关机 (6)二. 数据分析。
(7)2.1打开测量文件 (7)2.2 峰值的分析 (8)2.3 热量变化的分析 (9)2.4 出具报告 (10)2.5 数据格式转换 (11)三. 仪器的校正 (12)3.1 基线校正 (12)3.2 温度校正 (13)3.3 热量校正 (14)四. 操作注意事项 (15)DSC-60操作说明书一.样品分析1.1 开机打开DSC-60主机、计算机、TA-60WS工作站以及FC-60A气体控制器。
1.2 气体接好气体管路,接通气源,并在FC-60A气体控制器上调整气体流量。
、DSC-60主机后面有3个气体入口。
测定样品用“purge”入口,通常使用N2 He或Ar等惰性气体,保护样品不被氧化,流量控制在30-50mL/min;分析样品,流量控制中用到液氮冷却的情况,使用“dry ”入口通入气体,通常使用N2在200-500mL/min;气体吹扫清理样品腔和检测器时使用“cleaning”入口,或者压缩空气,流量控制在200-300mL/min。
通常使用N2注意:请将所使用入口之外的其他气体入口堵住。
1.3 样品制备所用样品质量一般为3-5mg,可根据样品性质适当调整加样量。
把样品压制得尽量延展平整,以保证压制样品时坩锅底的平整。
把装样品的坩埚置于SSC-30压样机中,盖上坩埚盖,旋转压样机扳手,把坩埚样品封好。
同时不放样品,压制一个空白坩埚作为参比样品。
压完后检查坩锅是否封好,且要保证坩埚底部清洁无污染。
滑开DSC-60样品腔体盖,用镊子移开炉盖和盖片,把空白坩埚放置于左边参比盘,把制备好的样品坩埚放置于右边样品盘中,盖上盖片和炉盖。
岛津差示扫描量热仪DSC-60操作规程
岛津差示扫描量热仪DSC-60操作规程岛津差示扫描量热仪DSC-60操作规程目录样品分析.........................................................................................1.1 开机..............................................................................................1.2 气体..............................................................................................1.3 样品制备......................................................................................1.4 设定测定参数..............................................................................1.5 样品测试......................................................................................1.6 关机..............................................................................................1.7基线校准........................................................................................样品分析1.1 开机打开DSC-60主机、计算机、TA-60WS工作站以及FC-60A气体控制器。
差示扫描量热仪(DSC教材
0
156.70°C 28.54J/g
Heat Flow (W/g)
-2
-4
157.77°C
-6 80
Exo Up
100
120
140
160
180
Universal V4.3A TA Instruments
Temperature (°C)
高分子聚合物熔融温度范围较为宽广,在整个熔融过程中可能伴有复杂 的熔融/重结晶/晶型调整过程,高分子的熔点通常取峰值温度
应用实例:混合物和共聚物的定性检测
1
1
0
2
PE
Heat Flow (W/g)
PP
3
-1
-2
PP+PE
-3 20
Exo Up
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Temperature (°C)
Universal V4.3A TA Instruments
在聚丙烯与聚乙烯共混物中它们各自保持了自身的熔 融特性,因此呈现出PP与PE的熔点
应用:监控产品质量
0.0
-0.5
H44°C
––––––– ––––
DSC-PP.001 DSC--共聚PP.001
-1.5
-2.0
167.04°C
-2.5 20
Exo Up
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Temperature (°C)
Universal V4.3A TA Instruments
-0.7
1.0
差示扫描量热仪(DSC分析解析
应用实例:混合物和共聚物的定量检测
Sample: PP:PE=4.00:6.65 Size: 10.6500 mg
DSC
File: J:...\Thermo data\标样\DSC\DSC-PP PE.001 Operator: Jenner Run Date: 21-Dec-2009 18:03 Instrument: DSC Q200 V23.5 Build 72
-0.7
1.0
-0.8
-0.9
0.5 70
Exo Up
-1.0 90 110
Temperature (°C)
Universal V3.8A TA Instruments
[ ––––– · ] Heat Flow (mW)
Heat Capacity (J/g/°C)
测量、报道玻璃化转变
• • 玻璃化转变永远是一个温度范围。 与玻璃化转变相关的分子运动是有温度依赖性的。因此,Tg随着 加热速率或者测试频率(MDSC, DMA等)的增加而提高。 • 当需要报道玻璃化温度时候,一定要说明测试方法(DSC、DMA
等等)、实验条件(加热速率、样品尺寸等等)以及Tg是如何确
定的(1/2Cp的中点,或者是拐点,或者是求导后的峰值)。
玻璃化转变分析
聚苯乙烯 9.67mg 10°C/min
玻璃化转变分析
聚苯乙烯 9.67mg 10°C/min
玻璃化转变是可逆的
玻璃化转变温度测定的推荐程序
• 样品用量10~15毫克 • 以20℃/min加热至Tg以上30或50℃ • 以最快速度或20℃/min将温度降到Tg以下30或50℃
DSC的基础公式
假设: 1, 传感器绝对对称,Tfs = Tfr, Rs = Rr = R 2, 样品和参比端的热容相等Cpr=Cps 3, 样品和参比的加热速率永远相同 4, 样品盘及参比盘的质量(热容)相等 5, 样品盘、参比盘与传感器之间没有热阻或者热阻相等
差示扫描量热法(DSC)测试方法
铂电阻温度计 铂丝加热电阻
2021/5/9
4
2021/5/9
平均温度控制回路: 保证试样和参比物的 温度按程序控温速率 升、降温。记录升、 降温情况。
5
补偿回路:
试样吸、放热与参比物产 生温差时及时进行功率补 偿,使ΔT→0,并记录补偿 的情况,即维持ΔT→0所 需要的能量差ΔW。
2021/5/9
2021/5/9
1
实验目的和要求
• 了解DSC的基本原理及其应用范围 • 掌握测定聚合物熔点及其热效应的方法 • 学会DSC曲线的数据处理
2021/5/9
2
一、DSC的定义
差示扫描量热法(DSC): 在程序控制温度条件下,测量输入给样品与参比物的功
率差与温度关系的一种热分析方法。
差示扫描量热仪
不同升降温速度测得的数据不具 可比性!!!
2021/5/9
11
(3)气氛: 氛围气体:一般使用惰性气体,如N2,Ar,He等 主要是防止加热时样品的氧化, 减少挥发物对仪器的腐蚀. 必要时也可以压缩空气为气氛, 测定样品的氧化反应。
氛围气体不同时 DSC曲线不同
2021/5/9
12
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差示扫描量热法
(Differential Scanning Calorimetry, DSC)
测定聚合物的熔点和结晶度
指导教师:朴光哲 辅导教师: 研究生若干 实 验 室:3-315 居室: 高分子学院楼428
( Differential Scanning Calorimeter, DSC)
差示扫描量热法
( Differential Scanning Calorimetry, DSC)
差示扫描量热仪DSC的应用与操作
小的样品量。 由于增大样品量对灵敏度影响较大,对分辨率影响较小,而加 快升温速率对两者影响都大,因此在热效应微弱的情况下,常 以选择较慢的升温速率(保持良好的分辨率),而以适当增加 样品量来提高灵敏度。
3.3 样品粒度与堆积方式
有一定妨碍。 • 产物气体带走较慢,导致其在反应物周围分压较高,可能影响反
应速率与有气相产物的化学平衡(DTG峰向高温漂移)。
坩埚
Materials: 铝, 铜, 铂金, 氧化铝, 石墨 ,不锈钢
4. 应用示例
Thank you for your attention!
差示扫描量热仪DSC的应用与操作
俞捷
公共技术服务中心
主要内容
1. DSC基本原理 2. 操作方法 3. 影响实验的因素 4. 应用示例
1. 差示扫描量热法原理
1.1 差示扫描量热(Differential Scanning Calorimetry): 是在程序控制温度下,测量输入到试样和参比物的能量
2.3 选择合适的仪器校正文件
方法窗口激活的情况下 View Calibrate 激活校正文件编辑窗口。
此时的校正文件不一定 是本次试验需要的, File Open 选择与实验条件相同的 校正文件。
目的:使仪器的指示温度、能量等于试样的真实温度和能量
2.4 样品测量
• 制样:称取适量样品(一般熔点测试:3-5mg;玻璃化温度:5-10mg)放入铝 样品皿中,使样品与样品皿有良好的接触,加盖密封。完成后检查样品皿底 部是否平整。根据需要制备参比样品,一般采用空样品皿做参比。
l在控制面板中将
、
两项启动。
差示扫描量热仪(DSC)PPT课件
DSC应用:熔融温度(熔点)的测定
是否所有物质都有熔点? 什么是熔点?
• 熔点是晶体将其物态由固态转变(熔化)为液态的过程中 固液共存状的温度。
• 结晶聚合物如尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等材料.
熔融与结晶
表征熔融的四个参数: 1.吸热峰峰值 2.初始熔融温度 3.吸热峰面积 4.熔融结束温度
应用实例:熔融温度及热焓测试
金属铟的熔点,其DSC曲线近似一条垂直线,其熔点通常取外推起始温度,吸 收峰的面积为热焓
Sample: DSC-cal0224-In Size: 3.9900 mg
DSC
Method: ASTM E794-06
Comment: Nitrogen purging gas:50ml/min;Type of sample pan:Al
- higher viscosity
- more brittle
- lower enthalpy
Glass Transition is Detectable by DSC Because of a Step-Change in Heat Capacity
-0.6 -0.7 -0.8 -0.9
0.5 70
2
File: J:...\CAL\201202\DSC-In20120224‘ Operator: IR Run Date: 24-Feb-2012 13:30 Instrument: DSC Q200 V23.5 Build 72
Heat Flow (W/g)
0
156.70°C
28.54J/g
-2
• 当样品发生变化如熔融,提供给样品的热量都用来维持 样品的熔融,参比端温度仍按照炉体升温,参比端温度 会高于样品端温度从而形成了温度差。把这种温度差的 变化转变为热流差再以曲线记录下来,就形成了DSC的 原始数据。
差示扫描量热仪操作规程
ZF-DSC-D1型差示扫描量热仪操作规程1、称量15+0.5mg试样样品放入坩埚内;2、打开炉盖,将称好的试样样品连同坩埚放在左边支架,右边支架上坩埚放入重量相近的参比物α氧化铝(或直接用空坩埚),盖上炉盖;3、打开设备各部分电源,预热20min;4、打开电脑上ZF-DSC-D1操作软件,点击“温度程序”,选择文件“氧化诱导期”,设置温度程序如下:程序段初始温度(℃)终止温度(℃)速率(℃/min)时间(min)01 0 190 20 9.502 190 195 5 103 195 197 2 104 197 200 1 305 200 200 0 20006 200 -121(表示终止)5、设置完成后点击“通信”,成功后再点击“主菜单”;6、点击“参数设置”,登入文件名、样品、气体及流量大小(50ml/min)、操作端口(com1)、操作员及日期后再点击“确认”;7、打开氮气及氧气气瓶减压阀,输出压力控制在0.2Mpa左右;8、在操作软件上依次点击“通氮”、“RUN”、“运行”,双击“数据采集”,待恒温200℃三分钟后点击“通氧”、“切换标记”,出现一小段红色竖线标志;9、试样样品完成氧化诱导后依次点击“关气”、“停止采集”、“Stop”、“平滑(可不点,直接跳过)”、“氧化诱导”,屏幕上出现左(L)右(R)两条红色标志线,将它拖拉到合适的位置,然后点击“计算”,就可以求出该样品的氧化诱导期,最后点击“图形管理”、“标签”,将设置的实验条件等信息标志显示在图形数据处理界面上;10、点击“输入公司名称”将公司名称输入,并点击“图形保存”和“打印”,对处理完的界面打印出来;11、点击“主菜单”和“退出系统”,退出操作软件系统,同时关闭氮气及氧气气瓶减压阀。
(完整版)DSC操作规程
DSC操作规程1. 工作原理该台差示扫描量热仪(DSC)属于功率补偿型,即通过内加热的方式使样品不管在吸热还是放热状态都具有与参比物相同的温度。
DSC测定的就是维持样品与参比物处于相同温度时所需要的能量差。
2. 仪器测试条件DSC仪器:Mettler-Toledo公司操作系统:STAR e操作系统坩埚:标准40ul铝坩埚最高测定温度:600℃3. 操作步骤3.1 系统启动3.1.1 按如下顺序打开下述设备:打印机→计算机→显示器→DSC仪器3.1.2 双击桌面上的STAR e图标以打开操作系统软件。
3.1.3 在弹出窗口中,键入用户名METTLER,并按OK确认,就可以打开仪器的主菜单栏。
3.1.4 选择保存路径:单击Database→Select,在Select对话框中选择所需数据库,然后单击OK确定。
3.2 创建方法3.2.1 单击绿色的日常操作窗口图标。
3.2.2 点击左边的Routine Editor,在右面的实验编辑区域中,Method选项下选择按钮New。
方法编辑窗口出现。
3.2.3 设定程序升温:通过单击按钮Add Dyn,在弹出窗口中输入起始温度、结束温度和加热速率。
3.2.4 设定固定温度:选择Add Iso,在弹出的窗口中输入相应的温度和时间,并按OK确认。
3.2.5 单击按钮Save As,对该方法进行保存。
3.3 实验操作3.3.1 样品准备:称量样品,记录下样品的质量,然后用压片机把样品盘密封。
3.3.2 选择测定方法:在日常操作窗口中,单击左边的“Routine Editor”,在“Method”下单击“Open”选择合适的实验方法。
然后,在相应的区域输入样品名、样品的质量等信息。
最后,单击按钮Send Experiment。
此时,在左边一栏Experiment-On module 的列表中,就出现了该实验的信息。
3.3.3 进样:当添加样品的温度到达后,屏幕下方的绿色状态条里会指示“Waiting forsample insertion”。
DSC仪器使用方法及注意事项
dQs dQr dH ΔP dt dt dt
△P——所补偿的功率; Qs——试样的热量;Qr——参比物的热量; dH/dt——单位时间内的焓变,即热流率(mJ/s)
平均温度控制回路(铂传感器): 使试样和参比物在预定的速率下升温或降温 差示温度控制回路(补偿加热丝): 用于补偿试样和参比物之间所产生的温差,维持 两个样品支持器的温度始终相等
功率补偿型DSC控制电路示意图
设试样和参比物的补偿加热丝的电阻值相同,即 RS=RR=R,补偿电热丝的电功率为PS=IS2R和PR=IR2R。 1.当样品无热效应时:PS=PR 2.当样品有热效应时,PS和PR有差值△P,立即进行功率补 偿: △P =PS-PR=IS2R-IR2R=(IS2-IR2)R
试样的热历史
高聚物、液晶等往往由于热历史的不同而产生
不同的晶型或相态(包括亚稳态),以致对 DSC曲线有较大的影响 大部分的液晶化合物不仅具有复杂的结晶相, 而且还具有各种的晶型和玻璃态,所以在不同 的热历史条件下产生的影响更为突出
以CPHXOB 和CHPPCH
C6H13O
CO2
对乙二酸的固-液相变,起始温度随着升温速率的升高
而下降
升温速率℃/S 0.01 起始温度℃ 148.22
0.08
0.32
145.91
144.34
升温速率对温度的影响是复杂的,可从热平衡和过热 现象作解释: 1.低升温速率时,加热炉和试样接近热平衡状态,高升 温速率时则相反 2.高升温速率可导致试样内部温度分布不均匀 3.超过一定升温速率,体系不能很快响应,因此不能准 确记录温度变化 4.在高升温速率下可发生过热现象
从提高分辨率的角度,采用低升温速率 有利,但对于热效应很小的转变,或样 品量非常少的情况,较大的升温速率往 往能提高结果的灵敏度,使升温速率小 时不易观察到的现象显现出来。
差示扫描量热仪(DSC
• 再以20℃/min加热测定Tg
• 对比测定前后样品的重量,如发现有失重则重复以上过程 • 常用测试标准:ASTM D3418-12ε1、ISO 11357-2-2013、GB/T 19466.2-2004
DSC应用:氧化诱导时间
• 氧化诱导时间(oxidation induction time):指常压、氧气或空气气氛及在规定
一般在DSC热谱图中,吸热(endothermic)效应用凸起的峰 值来表征 (热焓增加),放热(exothermic)效应用反向的峰值 表征(热焓减少)。
DSC应用:熔融温度(熔点)的测定
是否所有物质都有熔点? 什么是熔点?
• 熔点是晶体将其物态由固态转变(熔化)为液态的过程中 固液共存状的温度。 • 结晶聚合物如尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等材料.
Equilibrate at 50.00 °C Ramp 20.00 °C/min to 210.00 °C Isothermal for 5.00 min Select air Mark end of cycle 0 Abort next seg if mW > 2.00 Isothermal for 1000.00 min
熔融与结晶
表征熔融的四个参数: 1.吸热峰峰值 2.初始熔融温度 3.吸热峰面积 4.熔融结束温度
表征结晶的两个参数: 1.放热峰峰值 2.放热峰面积
Sample: GZMR-PA66 Size: 9.5000 mg Method: ASTM E794-06 4
DSC
File: J:...\Thermo data\标样\DSC\DSC-PA66.002 Operator: Jenner Run Date: 09-Jul-2010 09:31 Instrument: DSC Q200 V23.5 Build 72
差示扫描量热法DSC说明介绍
聚合物的热分析------差示扫描量热法(DSC)差示扫描量热法是在差热分析(DTA)的基础上发展起来的一种热分析技术。
它被定义为:在温度程序控制下,测量试量相对于参比物的热流速随温度变化的一种技术。
简称DSC(Diffevential Scanning Calovimltry)。
DSC技术克服了DTA 在计算热量变化的困难,为获得热效应的定量数据带来很大方便,同时还兼具DTA的功能。
因此,近年来DSC的应用发展很快,尤其在高分子领域内得到了越来越广泛的应用。
它常用于测定聚合物的熔融热、结晶度以及等温结晶动力学参数,测定玻璃化转变温度T g;研究聚合、固化、交联、分解等反应;测定其反应温度或反应温区、反应热、反应动力学参数等,业已成为高分子研究方法中不可缺少的重要手段之一。
一、目的和要求了解差示扫描量热法的基本原理及应用范围,掌握测定聚合物熔点、结晶度、结晶温度及其热效应的方法。
二、实验原理DSC和DTA的曲线模式基本相似。
它们都是以样品在温度变化时产生的热效应为检测基础的,由于一般的DTA方法不能得到能量的定量数据。
于是人们不断地改进设计,直到有人设计了两个独立的量热器皿的平衡。
从而使测量试样对热能的吸收和放出(以补偿对应的参比基准物的热量来表示)成为可能。
这两个量热器皿都置于程序控温的条件下。
采取封闭回路的形式,能精确、迅速测定热容和热焓,这种设计就叫做差示扫描量热计。
DSC体系可分为两个控制回路。
一个是平均温度控制回路,另一个是差示温度控制回路。
在平均温度控制回路中,由程序控温装置中提供一个电信号,并将此信号于试样池和参比池所需温度相比较,与之同时程度控温的电信号也接到记录仪进行记录。
现在看一下程序温度与两个测量池温度的比较和控制过程。
比较是在平均放大器内进行的,程序信号直接输入平均放大器,而两个测量池的信号分别由固定在各测量池上的铂电阻温度计测出,通过平均温度计算器加以平均后,再输入平均温度放大器。
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岛津差示扫描量热仪DSC-60操作规程
目录
样品分析.........................................................................................
1.1 开机..............................................................................................
1.2 气体..............................................................................................
1.3 样品制备......................................................................................
1.4 设定测定参数..............................................................................
1.5 样品测试......................................................................................
1.6 关机..............................................................................................
1.7基线校准........................................................................................
样品分析
1.1 开机
打开DSC-60主机、计算机、TA-60WS工作站以及FC-60A气体控制器。
1.2 气体
接好气体管路,接通气源,并在FC-60A气体控制器上调整气体流量。
DSC-60主机后面有3个气体入口。
测定样品用“purge”入口,通常使用N2、He或Ar等惰性气体,保护样品不被氧化,流量控制在30-50mL/min;分析样品中用到液氮冷却的情况,使用“dry ”入口通入气体,通常使用N2,流量控制在200-500mL/min;气体吹扫清理样品腔和检测器时使用“cleaning”入口,通常使用N2或者压缩空气,流量控制在200-300mL/min。
注意:请将所使用入口之外的其他气体入口堵住。
1.3 样品制备
所用样品质量一般为3-5mg,可根据样品性质适当调整加样量。
把样品压制得尽量延展平整,以保证压制样品时坩锅底的平整。
把装样品的坩埚置于SSC-30压样机中,盖上坩埚盖,旋转压样机扳手,把坩埚样品封好。
同时不放样品,压制一个空白坩埚作为参比样品。
压完后检查坩锅是否封好,且要保证坩埚底部清洁无污染。
注意:压片分2种,自动进样和手动进样,自动进样压片可用于手动进样,但手动压片不能用于自动进样。
其中,自动进样:用小坩埚,上面用薄片压,压片呈偏平状;手动进样:
用大坩埚,上面用小坩埚,压片呈圆柱状。
手动进样:滑开DSC-60样品腔体盖,用镊子移开炉盖和盖片,把空白坩埚放置于左边参比盘,把制备好的样品坩埚放置于右边样品盘中,盖上盖片和炉盖。
自动进样:样品坩埚放在左边的托盘内。
注意:炉盖、盖片、坩埚、样品均要用镊子拿取,不能用手,以免造成污染!
1.4 设定测定参数
点击桌面上TA-60WS Collection Monitor图标,打开TA-60WS Acquisition软件。
在detector 窗口中选择DSC-60,这时下图所示界面出现。
点击“Measure”菜单下的“Measuring Parameters”, 弹出“Setting Parameters”窗口。
在“Temperature Program”一项中编辑起始温度、升温速率、结束温度以及保温时间等温度程序。
例如:如图设定一个温度程序,起始温度40℃,以10℃/min的速度升温到450℃,保持10min。
在“File Information”窗口中输入样品基本信息。
包括:样品名称、重量、坩埚材料,使用气体种类、气体流速、操作者、备注等信息。
点击“确定”关闭“Setting Parameters”窗口,完成参数设定操作。
1.5 样品测试
等待仪器基线稳定后,点击“Start”键,在弹出“Start”窗口中设定文件名称以及储存路径,点击“Start”运行一次分析测试,仪器会按照设定的参数进行运行,并按照设定的路径储存文件。
1.6 关机
样品分析完成后,等待样品腔温度降到室温左右,取出样品,依次关机:DSC-60主机、气体控制器FC-60A、系统控制器TA-60WS和电脑。
1.7仪器的校正
为了能够更好的使用仪器,获得比较准确的结果,建议您3-6个月进行一次仪器校正工作,主要包括如下三个部分:基线校正、温度校正和焓值校正。
1.7.1 基线校正
如果基线偏离水平位置比较大,则分析结果准确性受到影响,需要进行基线的调整。
首先进行空白测试,样品和参比两侧的位置上均放置空坩埚,得到一条DSC曲线。
然后,在数据分析软件里,调出这个数据文件。
点击菜单“Analysis”――“Tempt/time”在DSC曲线上取若干点得到若干个数据,包括温度、时间和信号强度三个数值。
取点的时候尽量均匀,4-5个点即可,所取的温度点应该能够覆盖日常实验所需的范围。
在数据采集软件界面(TA-60WS Acquisition)中,选择菜单“Detector”中的“Baseline Adjust”窗口,点击“Calibrate”。
在“Baseline Adjustment Coefficient”窗口中,输入取得的温度和信号强度
数据,点击“OK”。
在“Baseline Adjustment”窗口中校正值K的值会变化。
点击“Download”并确定,仪器完成基线调整。
点击“Exit”完成整个过程。
1.7.2 温度校正
首先依据上述测量的方法测量铟、锌等标准物质,并分析得到标准物质的熔点以及熔融吸热量。
在数据采集软件界面(TA-60WS Acquisition)中,选择菜单“Detector”中的“Temperature Calibration”,打开Temperature Calibration窗口,点击
“Calibrate”。
在弹出的“Temperature Correction Coefficient”窗口中,输入标准物质给定的熔点以及测量到的熔点并进行比较。
如果二者的差大于标准物质给定的允许范围,说明仪器温度测量的灵敏度下降,需要校正。
点击“OK”,在“Temperature Calibration”窗口中校正值A、B的值会变化。
点击“Download”并确定,仪器完成温度校正。
点击“Exit”完成整个过程。
1.7.3 热量校正
与温度校正过程相似,选择菜单“Detector”中的“Heat Calibration”,打开Heat Calibration窗口,点击“Calibrate”。
输入标准物质给定的热量变化以及测量到的热量变化并进行比较。
如果二者的差大于标准物质给定的允许范围,说明仪器热量测量的灵敏度下降,需要校正。
点击“OK”,在“Heat Calibration”窗口中校正值G的值会变化。
点击“Download”并确定,仪器完成热量校正。
点击“Exit”完成整个过程。
1.8. 操作注意事项
1.DSC样品测量前必须经过干燥,一般不做分解或者沸腾实验;挥发性样品请使用密封坩埚。
2.DSC实验样品用量3到5毫克,请勿放入太多样品。
3.样品制备完毕后放入仪器之前必须仔细检查,以防在实验中试样漏出,污染检测器。
4.DSC使用过程中,需要通氮气保护样品,普通样品测定时,氮气流量30~50ml/min。
5.DSC使用液氮进行低温实验时,请注意打开干燥用氮气,流量300~500ml/min,防止水蒸气凝结。
仪器中盛放液氮的部位保持敞开。
实验结束后须将仪器保持在100℃以上空烧半小时。
6.样品取放时,须保证检测器温度在室温或者以上。
7.如果检测器被污染,请升温至600℃进行空烧,同时通氧气或者空气进行吹扫,如果没有也可以通氮气;然后进行基线、温度以及焓值的校正。
8.校正常用标准物质为铟(In)和锌(Zn),标准熔点取起始点,而不是峰值。
In 标准样品可以重复使用;Zn标准样品最好不重复使用,因为在高温下很容易被氧化生成氧化物。
9.DSC-60最高测定温度为600℃。
10.DSC的升温速率范围为0.01~99.9℃/min,常规使用的升降温速率一般为10℃/min。
11.特殊物质的测量或有任何疑问请与岛津公司相关工作人员联系。