差示掃描量熱儀DSC曲線解析知識分享課件

差示掃描量熱DSC技術簡介DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciencesSeminarI差示掃描量熱DSC技術簡介DalianInstitute熱分析

國際熱分析協(xié)會（ICTA)熱分析定義：

在程序控制溫度下，測量物質的物理性質與溫度關系的一種技術。熱分析DSCICTA熱分析方法的九類質量溫度熱量尺寸力學聲學光學電學磁學DifferentialScanningCalorimeterDSCICTA熱分析方法的九類質量溫度熱量尺寸力學聲學光學基本原理基線與儀器校正實驗的影響因素應用實例PerKinElmer

Pyris1DSC基本原理PerKinElmerPyris1DSC差示掃描量熱儀DSC曲線解析知識分享課件儀器簡要說明

Pyris1DSC是功率補償差示掃描量熱儀。DSC按程序升溫，經(jīng)歷樣品材料的各種轉變如熔化、玻璃化轉變、固態(tài)轉變或結晶，研究樣品的吸熱和放熱反應。儀器應用范圍可用于測量包括高分子材料在內的固體、液體材料的熔點、沸點、玻璃化轉變、比熱、結晶溫度、結晶度、純度、反應溫度、反應熱。儀器簡要說明

儀器性能指標

溫度范圍： -170~725C

樣品量： 0.5到30mg

量熱靈敏度： 0.2微瓦 溫度精度： ±0.01C

加熱速率： 0.1~500C/min

量熱精度： ±0.1% 儀器性能指標DSC的基本原理DSC的基本原理功率補償型(PowerCompensation)在樣品和參比品始終保持相同溫度的條件下，測定為滿足此條件樣品和參比品兩端所需的能量差，并直接作為信號Q（熱量差）輸出。熱流型(HeatFlux)在給予樣品和參比品相同的功率下，測定樣品和參比品兩端的溫差T，然后根據(jù)熱流方程，將T（溫差）換算成Q（熱量差）作為信號的輸出。功率補償型(PowerCompensation)FurnaceThermocouplesSampleReferencePlatinumAlloyPRTSensorPlatinumResistanceHeaterHeatSink熱流型DSC功率補償型DSCSample量熱儀內部示意圖FurnaceThermocouplesSampleRefe熱流型DSC功率補償型DSC工作原理簡圖熱流型DSC功率補償型DSC工作原理簡圖dQ/dt=dQ/dTdT/dtQ：熱量t：時間T：溫度dQ/dt：縱坐標信號，mW；dT/dt：程序溫度變化速率，C/min;縱坐標信號的大小與升溫速度成正比dQ/dt=dQ/dTdT/dt功率補償型DSC的優(yōu)點>精確的溫度控制和測量>更快的響應時間和冷卻速度>高分辨率SampleReferencePlatinumAlloyPRTSensorPlatinumResistanceHeaterHeatSink功率補償型DSC的優(yōu)點>精確的溫度控制和測量>更快的響應時>基線穩(wěn)定>高靈敏度Sample熱流型DSC的優(yōu)點>基線穩(wěn)定>高靈敏度Sample熱流型DSC的優(yōu)點IdenticalIndiumSampleRunonHeatFluxandPowerCompensationDSCIdenticalIndiumSampleRunonMultipleScansofIndium,ShowingPrecisionMultipleScansofIndium,Show

熱功率補償感應器由鉑精密溫度測量電路板、微加熱器和互相貼近的梳型感應器構成，樣品和參比端左右對稱。精密溫度測量電路板和微加熱器均涂有很薄的絕緣層，以保持樣品皿與感應器之間的電絕緣性，并最大程度地降低熱阻。復合型DSC熱功率補償感應器由鉑精密溫度測復合型DSC

通過外側的加熱器進行程序溫控。熱流從均溫塊底部中央通過熱功率補償感應器供給樣品和參比物。熱流差則由微加熱器進行快速功率補償并作為DSC信號輸出，同時把檢測的試樣端溫度作為試樣溫度進行輸出。這種結構的儀器性能在寬廣的溫度范圍內有穩(wěn)定的基線，且兼?zhèn)浜芨叩撵`敏度和分辨率。復合型DSC通過外側的加熱器

特點保留熱流型DSC的均溫塊結構，以保持基線的穩(wěn)定和高靈敏度；配置功率補償式DSC的感應器以獲得高分辨率；復合型DSC特點復合型DSC基線與儀器的校正基線與儀器的校正基線的重要性樣品產(chǎn)生的信號及樣品池產(chǎn)生的信號必須加以區(qū)分；樣品池產(chǎn)生的信號依賴于樣品池狀況、溫度等；平直的基線是一切計算的基礎。如何得到理想的基線干凈的樣品池、儀器的穩(wěn)定、池蓋的定位、清洗氣；選擇好溫度區(qū)間，區(qū)間越寬，得到理想基線越困難；進行基線最佳化操作?；€基線的重要性基線校正的含義 校正溫度與能量的對應關系校正的原理 方法：測定標準物質，使測定值等于理論值 手段：能量、溫度區(qū)間、溫度絕對值什么時候需要校正

1.樣品池進行過清理或更換

2.進行過基線最佳化處理后儀器的校正校正的含義儀器的校正實驗中的影響因素實驗中的影響因素掃描速度的影響靈敏度隨掃描速度提高而增加分辨率隨掃描速度提高而降低技巧：增加樣品量得到所要求的靈敏度低掃描速度得到所要求的分辨率掃描速度的影響掃描速度的影響掃描速度的影響樣品制備的影響樣品幾何形狀：樣品與器皿的緊密接觸樣品皿的封壓：底面平整、樣品不外露合適的樣品量：靈敏度與分辨率的折中樣品制備的影響1.用力過大，造成樣品池不可挽救的損壞；2.操作溫度過高（鋁樣品皿，溫度>600℃）；3.樣品池底部電接頭短路和開路；4.樣品未被封住，引起樣品池污染。儀器損壞的主要來源1.用力過大，造成樣品池不可挽救的損壞；儀器損壞的主要來DSC應用舉例共混物的相容性熱歷史效應結晶度的表征增塑劑的影響固化過程的研究DSC應用舉例共混物的相容性共混物的相容性PE/PPBlendPPPEEndothermic

Range:40

mW20°C/min

HeatingRate:Rate:50Temperature(℃)200HeatFlow共混物的相容性PE/PPBlendPPPEEndothe熱歷史效應Polyester

高分子由于分子鏈相互作用，有形成凝聚纏結及物理交聯(lián)網(wǎng)的趨向。這種凝聚的密度和強度依賴于溫度，因而和高分子的熱歷史有關。當高分子加熱到Tg以上，局部鏈段的運動使分子鏈向低能態(tài)轉變，必然形成新的凝聚纏結，同時釋放能量。因此在冷卻曲線中會出現(xiàn)一個放熱峰。熱歷史效應Polyester結晶度的表征u測量樣品的熔解熱，測試值除以參比值得到高分子的結晶度信息。u%結晶度=DHm/DHref結晶度的表征u測量樣品的熔解熱，測試值除以參比值得到高分子的u兩種不同結晶度的高密度聚乙烯DSC曲線，明顯地看到吸熱峰的不同。熔融點基本一樣，但是峰面積相差很大。結晶度的表征可以通過DSC有效的表征高分子結晶度的變化。uu兩種不同結晶度的高密度聚乙烯DSC曲線，明顯地看到吸熱峰的增塑劑的影響EffectofPlasticizeronMeltingofNylon11HeatFlow

100Temperature(℃)220PlasticizedUnplasticized增塑劑會極大的改變高分子的性能，因此有必要研究增塑劑對高分子玻璃態(tài)轉化溫度Tg和熔融溫度Tm的影響。u一般，增塑劑的添加會降低高分子Tg和Tm。u增塑劑的影響EffectofPlasticizeron固化過程的研究uTg、固化起點、固化完成、固化熱u最大固化速率

HeatFlowTgCureOnsetofCureDSCResultsonEpoxyResin0Temperature(℃)300HeatFlow固化過程的研究uTg、固化起點、固化完成、固化熱u最大uuDSCTgAsFunctionofCureTemperatureHeatFlow

LessCuredMoreCured固化過程的研究隨著固化度（交聯(lián)度）的增加，Tg上升交聯(lián)后高分子分子量增加uuDSCTgAsFunctionofCureTeuuuDecreaseinCureExothermAsResinCureIncreaseTemperatureHeatFlowLessCuredMoreCured固化過程的研究固化度高的環(huán)氧樹脂，固化熱小。環(huán)氧樹脂完全固化時，觀察不到固化熱。DSC是評估固化度的有力工具。uuuDecreaseinCureExothermA高分子鑒別熱處理效應晶區(qū)結構變化物理老化過程高分子鑒別

解析DSC曲線涉及的技術面和知識面較廣。為了確定材料轉變峰的性質，可利用DSC以外的其他熱分析手段，如DSC-TG聯(lián)用。同時，還可以與DSC-GC，DSC－IR等技術聯(lián)用。解析DSC曲線涉及的技術面和謝謝！謝謝！謝謝！放映結束感謝各位的批評指導！讓我們共同進步謝謝！放映結束讓我們共同進步差示掃描量熱DSC技術簡介DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciencesSeminarI差示掃描量熱DSC技術簡介DalianInstitute熱分析

國際熱分析協(xié)會（ICTA)熱分析定義：

在程序控制溫度下，測量物質的物理性質與溫度關系的一種技術。熱分析DSCICTA熱分析方法的九類質量溫度熱量尺寸力學聲學光學電學磁學DifferentialScanningCalorimeterDSCICTA熱分析方法的九類質量溫度熱量尺寸力學聲學光學基本原理基線與儀器校正實驗的影響因素應用實例PerKinElmer

Pyris1DSC基本原理PerKinElmerPyris1DSC差示掃描量熱儀DSC曲線解析知識分享課件儀器簡要說明

Pyris1DSC是功率補償差示掃描量熱儀。DSC按程序升溫，經(jīng)歷樣品材料的各種轉變如熔化、玻璃化轉變、固態(tài)轉變或結晶，研究樣品的吸熱和放熱反應。儀器應用范圍可用于測量包括高分子材料在內的固體、液體材料的熔點、沸點、玻璃化轉變、比熱、結晶溫度、結晶度、純度、反應溫度、反應熱。儀器簡要說明

儀器性能指標

溫度范圍： -170~725C

樣品量： 0.5到30mg

量熱靈敏度： 0.2微瓦 溫度精度： ±0.01C

加熱速率： 0.1~500C/min

量熱精度： ±0.1% 儀器性能指標DSC的基本原理DSC的基本原理功率補償型(PowerCompensation)在樣品和參比品始終保持相同溫度的條件下，測定為滿足此條件樣品和參比品兩端所需的能量差，并直接作為信號Q（熱量差）輸出。熱流型(HeatFlux)在給予樣品和參比品相同的功率下，測定樣品和參比品兩端的溫差T，然后根據(jù)熱流方程，將T（溫差）換算成Q（熱量差）作為信號的輸出。功率補償型(PowerCompensation)FurnaceThermocouplesSampleReferencePlatinumAlloyPRTSensorPlatinumResistanceHeaterHeatSink熱流型DSC功率補償型DSCSample量熱儀內部示意圖FurnaceThermocouplesSampleRefe熱流型DSC功率補償型DSC工作原理簡圖熱流型DSC功率補償型DSC工作原理簡圖dQ/dt=dQ/dTdT/dtQ：熱量t：時間T：溫度dQ/dt：縱坐標信號，mW；dT/dt：程序溫度變化速率，C/min;縱坐標信號的大小與升溫速度成正比dQ/dt=dQ/dTdT/dt功率補償型DSC的優(yōu)點>精確的溫度控制和測量>更快的響應時間和冷卻速度>高分辨率SampleReferencePlatinumAlloyPRTSensorPlatinumResistanceHeaterHeatSink功率補償型DSC的優(yōu)點>精確的溫度控制和測量>更快的響應時>基線穩(wěn)定>高靈敏度Sample熱流型DSC的優(yōu)點>基線穩(wěn)定>高靈敏度Sample熱流型DSC的優(yōu)點IdenticalIndiumSampleRunonHeatFluxandPowerCompensationDSCIdenticalIndiumSampleRunonMultipleScansofIndium,ShowingPrecisionMultipleScansofIndium,Show

熱功率補償感應器由鉑精密溫度測量電路板、微加熱器和互相貼近的梳型感應器構成，樣品和參比端左右對稱。精密溫度測量電路板和微加熱器均涂有很薄的絕緣層，以保持樣品皿與感應器之間的電絕緣性，并最大程度地降低熱阻。復合型DSC熱功率補償感應器由鉑精密溫度測復合型DSC

通過外側的加熱器進行程序溫控。熱流從均溫塊底部中央通過熱功率補償感應器供給樣品和參比物。熱流差則由微加熱器進行快速功率補償并作為DSC信號輸出，同時把檢測的試樣端溫度作為試樣溫度進行輸出。這種結構的儀器性能在寬廣的溫度范圍內有穩(wěn)定的基線，且兼?zhèn)浜芨叩撵`敏度和分辨率。復合型DSC通過外側的加熱器

特點保留熱流型DSC的均溫塊結構，以保持基線的穩(wěn)定和高靈敏度；配置功率補償式DSC的感應器以獲得高分辨率；復合型DSC特點復合型DSC基線與儀器的校正基線與儀器的校正基線的重要性樣品產(chǎn)生的信號及樣品池產(chǎn)生的信號必須加以區(qū)分；樣品池產(chǎn)生的信號依賴于樣品池狀況、溫度等；平直的基線是一切計算的基礎。如何得到理想的基線干凈的樣品池、儀器的穩(wěn)定、池蓋的定位、清洗氣；選擇好溫度區(qū)間，區(qū)間越寬，得到理想基線越困難；進行基線最佳化操作?；€基線的重要性基線校正的含義 校正溫度與能量的對應關系校正的原理 方法：測定標準物質，使測定值等于理論值 手段：能量、溫度區(qū)間、溫度絕對值什么時候需要校正

1.樣品池進行過清理或更換

2.進行過基線最佳化處理后儀器的校正校正的含義儀器的校正實驗中的影響因素實驗中的影響因素掃描速度的影響靈敏度隨掃描速度提高而增加分辨率隨掃描速度提高而降低技巧：增加樣品量得到所要求的靈敏度低掃描速度得到所要求的分辨率掃描速度的影響掃描速度的影響掃描速度的影響樣品制備的影響樣品幾何形狀：樣品與器皿的緊密接觸樣品皿的封壓：底面平整、樣品不外露合適的樣品量：靈敏度與分辨率的折中樣品制備的影響1.用力過大，造成樣品池不可挽救的損壞；2.操作溫度過高（鋁樣品皿，溫度>600℃）；3.樣品池底部電接頭短路和開路；4.樣品未被封住，引起樣品池污染。儀器損壞的主要來源1.用力過大，造成樣品池不可挽救的損壞；儀器損壞的主要來DSC應用舉例共混物的相容性熱歷史效應結晶度的表征增塑劑的影響固化過程的研究DSC應用舉例共混物的相容性共混物的相容性PE/PPBlendPPPEEndothermic

Range:40

mW20°C/min

HeatingRate:Rate:50Temperature(℃)200HeatFlow共混物的相容性PE/PPBlendPPPEEndothe熱歷史效應Polyester

高分子由于分子鏈相互作用，有形成凝聚纏結及物理交聯(lián)網(wǎng)的趨向。這種凝聚的密度和強度依賴于溫度，因而和高分子的熱歷史有關。當高分子加熱到Tg以上，局部鏈段的運動使分子鏈向低能態(tài)轉變，必然形成新的凝聚纏結，同時釋放能量。因此在冷卻曲線中會出現(xiàn)一個放熱峰。熱歷史效應Polyester結晶度的表征u測量樣品的熔解熱，測試值除以參比值得到高分子的結晶度信息。u%結晶度=DHm/DHref結晶度的表征u測量樣品的熔解熱，測試值除以參比值得到高分子的u兩種不同結晶度的高密度聚乙烯DSC曲線，明顯地看到吸熱峰的不同。熔融點基本一樣，但是峰面積相差很大。結晶度的表征可以通過DSC有效的表征高分子結晶度的變化。uu兩種不同結晶度的高密度聚乙烯DSC曲線，明顯地看到吸熱峰的增塑劑的影響EffectofPlasticizeronMeltingofNylon11HeatFlow

100Temperature(℃)220Plas