差示扫描量热技术共78页文档
合集下载
差示扫描量热法(DSC)的基本原理及应用
横坐标：温度T (或
时间t)
峰向上表示吸热
向下表示放热 在整个表观上，除 纵坐标轴的单位之 外 ， DSC 曲 线 看 上 去 非 常 像 DTA 曲 线 。 像 在 DTA 的 情 形 一 样 ， DSC 曲 线 峰 包 围的面积正比于热 焓的变化。
第七页，共66页。
6.4.2 影响DSC的因素
第十三页，共66页。
➢ 如在He气氛中所测定的起始温度和峰温比较低，这是 由于炉壁和试样盘之间的热阻下降引起的，因为He的 热导性约是空气的5倍，温度响应比较慢，而在真空中 温度响应要快得多。
第十四页，共66页。
2.试样特性的影响
➢ 1）试样用量：不宜过多，多会使试样内部传热慢，温度梯度大， 导致峰形扩大、分辨力下降。
➢ DSC是动态量热技术，对DSC仪器重要的校正就是温 度校正和量热校正。
➢ 为了能够得到精确的数据，即使对于那些精确度相当高 的DSC仪，也必须经常进行温度和量热的校核。
第十九页，共66页。
1.峰面积的确定
一般来讲，确定DSC峰界限有以下四种 方法：
✓ (1)若峰前后基线在一直线上，则取基线 连线作为峰底线(a)。
第四十七页，共66页。
测 速率试1条0K件/m：in试，样气氛量：10空.1气mg，参比物：A12O3，升温 第四十八页，共66页。
Cu(NO3)2·3H2O (晶体)→Cu(NO3)2·3H2O (液体) → 1/4[Cu(NO3)2·3Cu(OH)2]（晶体)→CuO(晶体)
第四十九页，共66页。
A：DSC峰面积cm2 ΔH：用来校正的标准物质的转变热焓：mcal/mg S：记录纸速cm/s a：仪器的量程（mcal/s） m：质量
第二十六页，共66页。
时间t)
峰向上表示吸热
向下表示放热 在整个表观上，除 纵坐标轴的单位之 外 ， DSC 曲 线 看 上 去 非 常 像 DTA 曲 线 。 像 在 DTA 的 情 形 一 样 ， DSC 曲 线 峰 包 围的面积正比于热 焓的变化。
第七页，共66页。
6.4.2 影响DSC的因素
第十三页，共66页。
➢ 如在He气氛中所测定的起始温度和峰温比较低，这是 由于炉壁和试样盘之间的热阻下降引起的，因为He的 热导性约是空气的5倍，温度响应比较慢，而在真空中 温度响应要快得多。
第十四页，共66页。
2.试样特性的影响
➢ 1）试样用量：不宜过多，多会使试样内部传热慢，温度梯度大， 导致峰形扩大、分辨力下降。
➢ DSC是动态量热技术，对DSC仪器重要的校正就是温 度校正和量热校正。
➢ 为了能够得到精确的数据，即使对于那些精确度相当高 的DSC仪，也必须经常进行温度和量热的校核。
第十九页，共66页。
1.峰面积的确定
一般来讲，确定DSC峰界限有以下四种 方法：
✓ (1)若峰前后基线在一直线上，则取基线 连线作为峰底线(a)。
第四十七页，共66页。
测 速率试1条0K件/m：in试，样气氛量：10空.1气mg，参比物：A12O3，升温 第四十八页，共66页。
Cu(NO3)2·3H2O (晶体)→Cu(NO3)2·3H2O (液体) → 1/4[Cu(NO3)2·3Cu(OH)2]（晶体)→CuO(晶体)
第四十九页，共66页。
A：DSC峰面积cm2 ΔH：用来校正的标准物质的转变热焓：mcal/mg S：记录纸速cm/s a：仪器的量程（mcal/s） m：质量
第二十六页，共66页。
差示扫描量热分析ppt课件
Crystallization
最常用的为10 ℃/min 调制热流型(Modulated Heat Flux)
功率补偿型(Power Compensation) 固态、液态、粘稠样品都可以测定，气体除外。
℃/min
功率补偿型(Power Compensation) 调制热流型(Modulated Heat Flux)
（2）放热反应（气体吸附、氧化降解、燃烧、爆炸、 发生的热效应大致可归纳为：
---在给予样品和参比品相同的功率下，测定样品和参比品两端的温差 T，然后根据热流方程，将 T（温差）换算成 Q（热量差）
再结晶） 作为信号的输出。
---在给予样品和参比品相同的功率下，测定样品和参比品两端的温差 T，然后根据热流方程，将 T（温差）换算成 Q（热量差）
2、升、降温速度 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 。
晶体熔融，吸热，吸热峰
一般的升，降温速度范围为5--20 发生的热效应大致可归纳为：
样品量多，分辨率低，但灵敏度高，峰温偏高。
不同升降温速度测 试样发生力学状态变化时（例如由玻璃态转变为高弹态），虽无吸热或放热现象，但比热有突变，表现在差热曲线上是基线的突然变
动。
Temperature
得的数据不具可比 试样：除气体外，固态，液态样品都可测定。
---在给予样品和参比品相同的功率下，测定样品和参比品两端的温差 T，然后根据热流方程，将 T（温差）换算成 Q（热量差）
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。
最常用的为10 ℃/min 调制热流型(Modulated Heat Flux)
功率补偿型(Power Compensation) 固态、液态、粘稠样品都可以测定，气体除外。
℃/min
功率补偿型(Power Compensation) 调制热流型(Modulated Heat Flux)
（2）放热反应（气体吸附、氧化降解、燃烧、爆炸、 发生的热效应大致可归纳为：
---在给予样品和参比品相同的功率下，测定样品和参比品两端的温差 T，然后根据热流方程，将 T（温差）换算成 Q（热量差）
再结晶） 作为信号的输出。
---在给予样品和参比品相同的功率下，测定样品和参比品两端的温差 T，然后根据热流方程，将 T（温差）换算成 Q（热量差）
2、升、降温速度 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 。
晶体熔融，吸热，吸热峰
一般的升，降温速度范围为5--20 发生的热效应大致可归纳为：
样品量多，分辨率低，但灵敏度高，峰温偏高。
不同升降温速度测 试样发生力学状态变化时（例如由玻璃态转变为高弹态），虽无吸热或放热现象，但比热有突变，表现在差热曲线上是基线的突然变
动。
Temperature
得的数据不具可比 试样：除气体外，固态，液态样品都可测定。
---在给予样品和参比品相同的功率下，测定样品和参比品两端的温差 T，然后根据热流方程，将 T（温差）换算成 Q（热量差）
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。
示差扫描量热法.ppt
Ai是一个常数，一般取体积膨胀系数
18
Wi•Ai • (Tg - Tg i) = 0
假定有三个组分：
W1•A1•(Tg - Tg1) + W2•A2•(Tg - Tg2) + W3•A3 •(Tg - Tg3) = 0
Tg (W1•A1 + W2•A2 + W3•A3 ) = W1•A1•Tg1 + W2•A2•Tg2+ W3•A3•Tg3
体 积
Tg
温度
9
玻璃化转变的动力学本质
体积收缩过程是一级过程：
ddVt1V Vt V
聚合物体内过剩的自由体积越多，收缩越快。 v为体积松弛时间，即过剩自由体积排出l/e的时间。
10
聚苯乙烯：100C的松弛时间约为0.01秒，95C时约为1秒， 77C时约为一年。以1C/min的降温速度测定PS的玻璃化温 度约为90C ，即松弛时间为1-5min的温度范围。
–45
aromatic oil
–50
–55 –60 ESBR
–65
naphtenic oil
–70
–75 SSBR
–80
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
oil wt fraction
27
4.2 熔融与结晶
表征熔融的三个参数：
Tm: 吸热峰峰值
exo 1.0
结晶与熔融点必须反复循环加热－冷却，才能得到 可重复数据。 Tm 与 Tc 测定的重复性在3C左右 这一误差比Tg测定要高
32
PP的结晶与熔融
无规 PP Tg = -21C 间规PP (结晶度~25 %wt.) Tm = 133C 等规PP (结晶度~50 %wt.) Tm = 160C i-PP 中最常见的是晶格, 单斜，Tm = 160C. 压力下结晶会产生 晶格，六方， Tm = 152C
18
Wi•Ai • (Tg - Tg i) = 0
假定有三个组分：
W1•A1•(Tg - Tg1) + W2•A2•(Tg - Tg2) + W3•A3 •(Tg - Tg3) = 0
Tg (W1•A1 + W2•A2 + W3•A3 ) = W1•A1•Tg1 + W2•A2•Tg2+ W3•A3•Tg3
体 积
Tg
温度
9
玻璃化转变的动力学本质
体积收缩过程是一级过程：
ddVt1V Vt V
聚合物体内过剩的自由体积越多，收缩越快。 v为体积松弛时间，即过剩自由体积排出l/e的时间。
10
聚苯乙烯：100C的松弛时间约为0.01秒，95C时约为1秒， 77C时约为一年。以1C/min的降温速度测定PS的玻璃化温 度约为90C ，即松弛时间为1-5min的温度范围。
–45
aromatic oil
–50
–55 –60 ESBR
–65
naphtenic oil
–70
–75 SSBR
–80
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
oil wt fraction
27
4.2 熔融与结晶
表征熔融的三个参数：
Tm: 吸热峰峰值
exo 1.0
结晶与熔融点必须反复循环加热－冷却，才能得到 可重复数据。 Tm 与 Tc 测定的重复性在3C左右 这一误差比Tg测定要高
32
PP的结晶与熔融
无规 PP Tg = -21C 间规PP (结晶度~25 %wt.) Tm = 133C 等规PP (结晶度~50 %wt.) Tm = 160C i-PP 中最常见的是晶格, 单斜，Tm = 160C. 压力下结晶会产生 晶格，六方， Tm = 152C
差示扫描量热法
第三节 差示扫描量热法
一．引言
• 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温
度差和温度的关系的一种技术。根据测量
方法的不同，又分为两种类型：功率补偿 型DSC和热流型DSC。其主要特点是使用 的温度范围比较宽（-175~725C）、分辨 能力高和灵敏度高。由于它们能定量地测
(3-19)
DSC曲线的基线可定义为试样不产生或不消耗热量时的曲 线，显然相当于式(3-17)的前三项，即
T n KT CS CS CR dT CS CT dT n
KT
KT
dt
KT
dt
(3-20)
符号n表示热中性转变(Thermal neutral transition)并近似 地为：
(1)炉壁传导到试样和参比物的热流分别为i1S和i1R，传 热系数分别为K1S和K1R；
• (2)炉壁辐射到试样和参比物的热流分别为 i2S和i2R，传热系数分别为K2S和K2R；
• (3)传导到热电偶上的热流为i3S和i3R，传 热系数为K3S和K3R；
• (4)试样传导到参比物的热流为i4SR，传热 系数为K4ST；
功率差
功率 放大器
（平均T）
功率
计算器
参比物容器 记录器
参比物温度
参比物温度
图3-2 功率补偿型DSC的控制线路图
该仪器试样和参比物的加热器电阻相等，
RS=RR ， 当 试 样 没 有 任 何 热 效 应 时 IS2RS=IR2RR---- （ 3-2 ） ， 如 果 试 样 产 生
热效应，立即进行功率补偿。所补偿的功
(3-12)
式中：CS——试样和试样盘的热容量；CR——参比物和 参比物盘的热容量。
一．引言
• 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温
度差和温度的关系的一种技术。根据测量
方法的不同，又分为两种类型：功率补偿 型DSC和热流型DSC。其主要特点是使用 的温度范围比较宽（-175~725C）、分辨 能力高和灵敏度高。由于它们能定量地测
(3-19)
DSC曲线的基线可定义为试样不产生或不消耗热量时的曲 线，显然相当于式(3-17)的前三项，即
T n KT CS CS CR dT CS CT dT n
KT
KT
dt
KT
dt
(3-20)
符号n表示热中性转变(Thermal neutral transition)并近似 地为：
(1)炉壁传导到试样和参比物的热流分别为i1S和i1R，传 热系数分别为K1S和K1R；
• (2)炉壁辐射到试样和参比物的热流分别为 i2S和i2R，传热系数分别为K2S和K2R；
• (3)传导到热电偶上的热流为i3S和i3R，传 热系数为K3S和K3R；
• (4)试样传导到参比物的热流为i4SR，传热 系数为K4ST；
功率差
功率 放大器
（平均T）
功率
计算器
参比物容器 记录器
参比物温度
参比物温度
图3-2 功率补偿型DSC的控制线路图
该仪器试样和参比物的加热器电阻相等，
RS=RR ， 当 试 样 没 有 任 何 热 效 应 时 IS2RS=IR2RR---- （ 3-2 ） ， 如 果 试 样 产 生
热效应，立即进行功率补偿。所补偿的功
(3-12)
式中：CS——试样和试样盘的热容量；CR——参比物和 参比物盘的热容量。
差示扫描量热法(DSC)测试方法精品课件
•
16、业余生活要有意义，不要越轨。2021年4月14日 星期三 6时30分51秒18:30:5114 April 2021
•
17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。下 午6时30分51秒 下午6时30分18:30:5121.4.14
谢谢大家
最新 PPT
17
•
9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定 。21.4.1421.4.14Wednesday, April 14, 2021
反应或转变热：
最新 PPT
6
DSC仪器（上海CDR-34P型） 同时兼备热流型和功补型的特点。
（1）保留均温块结构，以保持基线稳定和高灵敏度。 （2）配置功率补偿器，以便获得高分辨率。
上海CDR-34P型
最新 PPT
7
三、DSC曲线及其影响因素
典型的差示扫描量热（DSC） 曲线以热流率（dH/dt）为纵 坐标、以温度（T）为横坐 标，即dH/dt-t（或T）曲线。 曲线离开基线的位移即代表 样品吸热或放热的速率 （mJ·s-1），而曲线中峰或 谷包围的面积即代表热量的 变化。 因而差示扫描量热法可以直 接测量样品在发生物理或化 学变化时的热效应。
•
10、低头要有勇气，抬头要有低气。18:30:5118:30:5118:304/14/2021 6:30:51 PM
•
11、人总是珍惜为得到。21.4.1418:30:5118:30Apr-2114-Apr -21
•
12、人乱于心，不宽余请。18:30:5118:30:5118:30Wednesday, April 14, 2021
差示扫描量热法
(Differential Scanning Calorimetry, DSC)
《示差扫描量热法》课件
应用领域拓展
随着技术的进步和应用需求 的增加，示差扫描量热法的 应用领域将进一步拓展，如 新能源、生物医学等领域。
标准化与规范化
未来示差扫描量热法将逐步 实现标准化和规范化，提高 测试结果的准确性和可比性 。
技术创新与改进建议
研发高精度、高灵敏度的设备
通过改进设备结构和材料，提高示差扫描量热法的测量精度和灵敏度 。
仪器校准
使用标准样品对差示扫描量热 仪进行校准，确保仪器准确性 。
装载样品
将坩埚装入差示扫描量热仪中 ，确保样品放置稳定。
数据整理
对实验数据进行处理和分析， 得出结论。
实验注意事项
仪器维护
实验结束后，及时清理仪器和周边环境，保 持仪器清洁。
样品代表性
选择的样品应具有代表性，能够反映所研究 材料的性质。
示差扫描量热法需要严格的测试环境，如 温度、湿度等，这增加了测试的复杂性和 成本。
未来发展方向与趋势
技术创新
随着科技的不断进步，示差 扫描量热法将不断涌现出新 的技术和方法，提高测量精 度和灵敏度。
智能化发展
未来示差扫描量热法将更加 智能化，通过引入人工智能 和机器学习等技术，实现自 动化和智能化分析。
引入人工智能和机器学习技术
利用人工智能和机器学习技术对数据进行自动化处理和分析，提高数 据处理效率和准确性。
优化测试环境
通过改进测试环境控制技术，降低测试环境对测量结果的影响，提高 测试结果的稳定性。
加强国际合作与交流
通过国际合作与交流，推动示差扫描量热法的技术创新和应用拓展， 促进该领域的共同发展。
在生物医学研究中的应用
药物释放研究
示差扫描量热法可以用于研究药物释放过程中的热量变化，有助于理解药物释放机制和 优化药物载体设计。
第五节差示扫描量热法
第五节差示扫描量热法一、基本原理差示扫描量热仪分功率补偿型和热流型两种，都获得国际热分析协会的认可。
两者的最大差别在于结构设计原理上的不同，下面分别加以介绍。
功率补偿型的DSC是内加热式，装样品和参比物的支持器是各自独立的元件，如图1所示，在样品和参比的底部各有一个加热用的铂热电阻和一个测温用的铂传感器。
它是采用动态零位平衡原理，即要求样品与参比物温度，不论样品吸热还是放热时都要维持动态零位平衡状态，也就是要维持样品与参比物温度差趋向零1(△T≥0)。
DSC测定的是维持样品和参比物处于相同温度所需要的能量差AW，反映了样品热焓的变化。
DSC仪器的工作原理如图2所示。
图中第一个回路是平均温度控制回路，它保证试样和参比物能按程序控温速率进行。
检测的试样和参比物的温度信号与程序控制提供的程序信号在TA放大处(平均温度放大器)相互比较，如果程序温度高于试样和参比物的平均温度，则由放大器提供更多的热功率给试样和参比以提高它们的平均温度，与程序温度相匹配，这就达到程序控温过程。
第二个回路是补偿回路，检测到试样和参比物产生温差时(试样产生放热或吸热反应)，能及时由温差AT放大器输入功率以消除这一差别。
热流型DSC 是外加热式，如图3所示，采取外加热的方式使均温块受热然后通过空气和康铜做的热垫片两个途径把热传递给试样杯和参比杯，试样杯的温度由镍铬丝和镍铝丝组成的高灵敏度热电偶检测，参比杯的温度由镍铬丝和康铜组成的热电偶加以检测。
由此可知，检测的是温差ΔT ，它是试样热量变化的反映。
根据热学原理，温差ΔT 的大小等于单位时间试样热量变化s dQ dt 和试样的热量向外传递所受阻力R 的乘积，即sdQ T R dt ∆= (2)式中R 和热传导系数与热辐射、热容等有关，且强烈依赖于实验条件和温度，因此ΔT 不是一个很确定的量，它反映热量，但不一定与热量成正比。
这是DTA定量性不良的症结所在。
3 s dQ dt解决的办法，一是采用高灵敏度的热电偶对试样和参比物的温差进行精确的测量；二是采用高导热率材料制成的圆盘把热流快速均匀地传给试样和参比物；三是对热阻进行温度校正，即所谓的多点校正法(有的仪器采用20个点)，在测试的温度范围内，随温度不断升高，获得热阻R与温度的非线性函数关系，以不断修正的R值作为常数，就能按照热流公式(2)将检测的ΔT转换成能量。
差示扫描量热法PPT
简单的DSC热谱图
热焓变化率， 热流率(heat flo加， 基线发生位移
结晶，放出热量，放热峰； 晶体熔融，吸热，吸热峰
向下的为样品的吸热峰（典型的吸热效应有熔融、解吸）， 向上的为放热峰（典型的放热效应有结晶、氧化、固化）， 曲线上的台阶状拐折（典型的比热变化效应为二级相变，包 括玻璃化转变、铁磁性转变等）。
功率补偿型DSC
内加热式，装样品和参比物的支持器是各自独立的元 件，在样品和参比物的底部各有一个加热用的铂热电阻 和一个测温用的铂传感器。它是采用动态零位平衡原理， 即要求样品与参比物温度，无论样品吸热还是放热时都 要维持动态零位平衡状态，也就是要保持样品和参比物 温度差趋向于零。DSC测定的是维持样品和参比物处于 相同温度所需要的能量差（ΔW=dH/dt，单位时间内的焓 变），反映了样品焓的变化。
2）. 小心地将样品坩埚放在升起 平台的右前方，将参考坩埚放在 平台的左后方（如下图所示）。 居中坩埚可使结果更精确。
差示扫描量热法
(Differential Scanning Calorimeter，DSC)
目录
DSC定义与分类 DSC基本结构 DSC基本原理和热谱图 DSC实验 影响DSC因素 DSC曲线峰面积的确定及仪器校正 DSC的应用
差示扫描量热法
❖定义：在程序控制温度下，测量输给物质与参比物的功 率差与温度的一种技术。
❖ 分类：根据所用测量方法的不同 1. 功率补偿型DSC 2. 热流型DSC
❖DTA存在的两个缺点：
➢1）试样在产生热效应时，升温速率是非线性 的，从而使校正系数K值变化，难以进行定量 ；
➢2）试样产生热效应时，由于与参比物、环境 的温度有较大差异，三者之间会发生热交换， 降低了对热效应测量的灵敏度和精确度。
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。
差示扫描量热发法
DSC的外观及内部
热流型DSC
YOUR SITE HERE
DSC的外观及内部
功率补偿型DSC
上海CDR-34P型
YOUR SITE HERE
实验室里的DSC
西安金鹏型材公司实验室DSC
YOUR SITE HERE
DSC曲线
典型的差示扫描量热（DSC ）曲线以热流率（dH/dt） 为纵坐标、以时间（t）或 温度（T）为横坐标，即 dH/dt-t（或T）曲线。 曲线离开基线的位移即代表 样品吸热或放热的速率（ mJ· s-1），而曲线中峰或谷 包围的面积即代表热量的变 化。 因而差示扫描量热法可以直 接测量样品在发生物理或化 学变化时的热效应
YOUR SITE HERE
DSC典型综合谱图
YOUR SITE HERE
DSC实验技术
1.试样的制备
固态、液态、粘稠样品都可以 测定，气体除外。测定前需充 分干燥。 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Al2O3，样品量少时可放 一空坩埚。
YOUR SITE HERE
基本原理
功率补偿型(Power Compensation)
功率补偿型的DSC是内加热式，装样品和参比物的支 持器是各自独立的元件，在样品和参比物的底部各 有一个加热用的铂热电阻和一个测温用的铂传感器。 它是采用动态零位平衡原理，即要求样品与参比物 温度，无论样品吸热还是放热时都要维持动态零位 平衡状态，也就是要保持样品和参比物温度差趋向 于零。DSC测定的是维持样品和参比物处于相同温度 所需要的能量差（Δ W=dH/dt），反映了样品焓的变 化。 在样品和参比物始终保持相同温度的条件下，测定 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。
第3篇12示差扫描量热法DSCppt课件
三种结晶聚合物的平衡熔点
1—PP；2—聚三氟氯乙烯；3—PA6
Tm /℃
280
240
2 200
1 160
3
Tm=T
120 80
130
180
230
280
Tc /℃
影响熔点的因素
结晶形态对Tm的影响
不同结晶形态的聚乙烯的熔融峰温度
145
140
135
130
125
120
115
1
2
3
4
1--从溶液生长的单晶 2--从熔体快冷却的球晶 3--从熔体慢冷却的球晶 4--伸直链结晶
•玻璃
•金属 •陶瓷･粘土･矿物 •水泥
DSC
TG
DTA
TMA
复合分析
热分析在聚合物研究中的应用
玻璃化转变和各种次级转变； 结晶与熔融——结晶度和结晶动力学参数； 聚合物热分解、裂解、热氧降解； 聚合反应动力学和固化交联动力学； 聚合物吸水性和脱水性研究； 未知聚合物的鉴定； 共聚物和共混物的组成； 共混相容性、共混形态及相互作用；
在缓慢升温下，有些不完善结晶被破坏，生成更完善稳定的晶体，最后所有 较完善的都在较高温下熔融。
α型结晶 均相成核 厚晶片 伸直链
形成的结晶越完善，熔点越高。
历史效应对Tm的影响
• 热历史效应的影响： 聚合物材料的结晶度随退火温度的升高而升高，随退火时间的加长而增加，熔点 升高。
1---未处理 2---160℃恒温20min 3---174℃恒温20min 4---174℃恒温4h
lg
Kc
lg K
OZAWA方法
Ozawa假设非等温结晶过程是由无限多个微小 的等温结晶步骤组成的，并将Avrami方程扩展，用 于描述非等温结晶过程，提出的方程如下：
差示扫描量热技术共78页文档
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 富 ❖ 丰富你的人生
差示扫描量热技术
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 富 ❖ 丰富你的人生
差示扫描量热技术
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
差示扫描量热技术
图3.1.1杜邦910型DSC的原理图 1.康铜板； 2.热电偶结点；3.镍铬合金板；4.镍铝丝；5.镍铬丝；6.加热块。
这种热流型DSC的等效热路示于下图。R为样品和参比物的 臂热阻，Rb为桥式热阻，Rg为通过净化气体的泄漏热阻，iS 和iR分别为样品和参比物的热流。
图 杜邦910型DSC的等效热路
其中T=TR-TS
从上式可以看出，样品和参比物的温度差 T与热流差 成正比。这样，经过适当的标定，即可从测量到的温差 推算出热流差。
Calvet DSC也是一类有代表性的热流型DSC。在 这类DSC中，样品和参比样品室均由温差电堆环 绕，这两个温差电堆连接在一起，方向相反，即 可直接测量热流。其特点是样品与参照物之间的 热通路及样品和环境之间的通路都是由测量温度 的传感器热电堆构成的。环境和样品及环境和参 照样品间的热流是由热电堆分别测量的。这两个 等同的系统放在一个均热块中，按照差热成对原 则来使用位于测量系统和块之间的温差电堆，以 此来抵销均热块的温度波动，并通过降低基线的 波动来提高仪器的灵敏度。
测量样品的磁学特性，有热磁学法；
测量样品的力学特性，有热机械分析和动态热机械法；
测量样品的热力学性质，则有差热分析和差示扫描量热法 (DSC)。
上述热分析技术中，差热分析和差示扫描量热技 术应用得最广泛。 差热分析是在程序控温下测量样品和参比物的温 度差与温度的关系的技术， 差示扫描量热技术是在程序控温下测量输入到位 置与参比物的功率差与温度的关系的技术。 这里我们主要介绍差示扫描量热技术。
热分析既可以用于研究物理性质的变化，也可研究化学变 化；不仅可测量热力学参数，也可提供一定的动力学信息。 因此热分析在物质组分和结构研究及热力学和动力学研究 上都是重要的分析手段。 热分析所研究的物质可以是无机物（包括金属、矿物、陶 瓷材料等），也可以是有机物；既可以是小分子的物质， 也可以用来研究生物大分子；因此，其研究的对象遍及物 理、化学、生物、医药、食品、化工、地质、冶金、石油 、煤炭、建材、陶瓷、航天、环保、考古等多个领域。在 生物学研究中，研究比较早的是生物膜、膜脂及模拟生物 膜的模型膜；随着热分析仪器测量精度的提高，对生物大 分子如蛋白质、核酸的研究也越来越普遍，越来越深入。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
差示扫描量热技术
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
谢谢你的阅读Βιβλιοθήκη ❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
谢谢你的阅读Βιβλιοθήκη ❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。