DSC分析方法0.doc

物质在受热或冷却过程中，当达到某一温度时，往往会发生熔化、凝固、晶型转变、分解、化合、吸附、脱附等物理或化学变化，并伴随有焓的改变，因而产生热效应，HYPERLINK"http://www.gr-thermal.com/wendukongzhi/"温度控制系统表现为样品与参比物之间有温度差。记录两者温度差与温度或者时间之间的关系曲线就是差热曲线（DTA曲线）。差热分析仪的结构包括带有控温装置的加热炉、放置样品和参比物的坩埚、用以盛放坩埚并使其温度均匀的保持器、测温热电偶、差热信号放大器和HYPERLINK"http://www.gr-thermal.com/wendukongzhi/"温度控制系统记录仪(后两者亦可用测温检流计代替)。图右半部分为典型的DTA曲线，当然，实际的DTA。从差热图上可清晰地看到差热峰的数目、高度、位置、对称性以及峰面积。峰的个数表示物质发生物理化学变化的次数，峰的大小和方向代表热效应的大小和正负，峰的位置表示物质发生变化的转化温度。在相同的测定条件下，许多物质的热谱图具有特征性。因此，HYPERLINK"http://www.gr-thermal.com/wendukongzhi/"温度控制系统可通过与已知的热谱图的比较来鉴别样品的种类。理论上讲，可通过峰面积的测量对物质进行定量分析，但因影响差热分析的因素较多，定量难以准确。差热分析法-基本原理差热分析法——DifferentialThermalAnalysis(DTA)是在程序控制温度下，测量试样与参比物质之间的温度差ΔT与温度T（或时间t）关系的一种分析技术，所记录的曲线是以ΔT为纵坐标,以T（或t）为横坐标的曲线，称为差热曲线或DTA曲线，反映了在程序升温过程中，ΔT与T或t的函数关系：ΔT=f(T)或f(t)参比物质为一种在所测量温度范围内不发生任何热效应的物质。通常使用的参比物质是灼烧过的α-Al2O3或MgO。图17.6为DTA原理示意图。加热时，温度T及温差△T分别由测温热电偶及差热电偶测得。差热电偶是由分别插在试样S和参比物R的二支材料、性能完全相同的热电偶反向相连而成。当试样S没有热效应发生时，组成差热电偶的二支热电偶分别测出的温度Ts、TR相同，即热电势值相同，但符号相反，所以差热电偶的热电势差为零，表现出ΔT=Ts-TR=0，记录仪所记录的ΔT曲线保持为零的水平直线，称为基线。若试样S有热效应发生时，Ts≠TR，差热电偶的热电势差不等于零，即ΔT=Ts-TR≠0，于是记录仪上就出现一个差热峰。热效应是吸热时，ΔT=Ts-TR＜0，吸热峰向下，热效应是放热时，ΔT＞0，放热峰向上。当试样的热效应结束后，Ts、TR又趋于一样，ΔT恢复为零位，曲线又重新返回基线。图17.7为试样的真实温度与温差比较图。差热峰反映试样加热过程中的热效应，峰位置所对应的温度尤其是起始温度是鉴别物质及其变化的定性依据，峰面积是代表反应的热效应总热量，是定量计算反应热的依据，而从峰的形状（峰高、峰宽、对称性等）则可求得热反应的动力学参数。表17.2列出了各种吸热和放热体系的类型，供判断差热峰产生机理时参考。DSC曲线解析DSC作为一种多用途；高效、快速、灵敏的分析测试手段已广泛用于研究物质的物理变化(如玻璃化变、熔融、结晶、晶型转变、升华、汽化、吸附等)和化学变化(如分解、降解、聚合、交联、氧化还原等)。这些变化是物质在加热或冷却过程中发生的，它在DSC曲线上表现为吸热或放热的峰或基线的不连续偏移。对于物质的这些DSC表征，尽管多年来通过热分析专家的解析积累了不少资料，也出版了一些热谱(如SADTLER热谱等)．但热谱学的发展尚不够成熟，不可能象红外光谱那样将图谱的解析工作大部分变为图谱的查对工作，尤其是高聚物对热历史十分敏感，同一原始材料，由于加工成型条件不同往往有不同的DSC曲线，这就结DSC曲线的解析带来丁较大的困难。解析DSC曲线决不只是一个技术问题，有时还是一个困难的研究课题。因为解析DSC曲线所涉及的技术面和知识面较广。为了确定材料转变峰的性质，不但要利用DSC以外的其他热分析手段，如DSC-TGA联用，还要借助其他类型的手段，如DSC-GC联用，DSC与显微镜联用，红外光谱及升降温原位红外光谱技术等。这就要求解工作者不但要通晓热分析技术，还要对其他技术有相应的了解，在此基础上结合研究工作不断实践积累经验，提高解析技巧和水平。作为DSC曲线的解析工作者起码应该知道通过DSC与TGA联用，可以从DSC曲线的吸热蜂和放热峰及与之相对应的TGA曲线有无失重或增重，判断材料可能发生的反应过程，从而初步确定转变峰的性质．如表1所示。DSCTGA反应过程吸热放热失重增重√熔融√√晶型转变√√蒸发√√固相转变√√√分解√√升华√√吸附和吸收