5_热分析(DSC)幻灯片.ppt

热分析定义 P=f(T或t) 现代热分析技术仪器组成 程序控温系统 测量系统 显示系统 气氛控制系统 操作控制系统 数据处理系统 主要内容 差热扫描量热 Differential Scanning Calorimeter， DSC 1、差示扫描量热法（DSC, Differential scanning calorimeter ） 差热分析法（ DTA, differential thermal analyzer ） DSC、DTA的比较 DSC主要特点 使用温度范围宽（-175 ℃ ~725 ℃ ） 分辨能力高 灵敏度高 2. DSC的仪器结构 3. 功率补偿型DSC测量原理——零位平衡原理 通过补偿一定的功率而使样品池和参比池的?T=Tr-Ts?0； DSC是通过测定试样与参比物所吸收的功率差来代表试样的热焓变化。 4.影响DSC实验结果的因素 升(降）温速率? 试样用量 试样粒度 气氛 升(降）温速率? ?越大 灵敏度越大 峰越大； ?越大 热滞后越严重 峰温越高。 不同降温速率下的DSC曲线 试样用量m 同升温速率的影响规律相同。 常用m10mg(1~6mg) 试样粒度 粒度越大 热阻越大 特征温度及熔融热焓越低。 样品尽可能均匀； 粒度越细越好； 大块样品研磨成细粉 气氛 为避免氧化的发生，一般采用惰性气体 如N2、Ar、He等 5. DSC在高聚物中的应用 5.1 各种转变温度的确定 无定型聚合物玻璃化温度的确定（Tg） 三种硫磺样品熔点（Tm）比较 5.1.1 PS相对分子质量对Tg的影响 PS相对分子质量对Tg的影响 PS相对分子质量与Tg的关系 5.2 共混物研究 相容性判断 共混物相容性判断 5. 3 聚合物结晶 聚合物结晶的特点 聚合物特殊的结构使聚合物的结晶状态与其他材料（如金属）有明显区别。 由于分子链是无规线团的长链状态，所以不太容易使分子非常规则的排列，形成非常规整的结构。 一般是结晶相与非结晶相共存 结晶形态复杂 5. 3 聚合物结晶中的应用 对Tm的影响 结晶形态对Tm的影响 平衡熔点的确定 结晶度 结晶动力学 液晶晶型及转变热 冷结晶 典型结晶性聚合物DSC曲线 纵坐标dH/dt：热流率，表示单位时间内试样热焓的变化(cal/s或J/s) 5. 3.1 结晶对Tm的影响 PE结晶形态对Tm的影响 伸直链 5.3.4 测定聚合物平衡熔点（ Tm。） 在不同温度下进行结晶的材料的熔点（ Tm ）不同；结晶温度（ Tc）越高， Tm越高； 同一种聚合物，制备方法不同，结晶状态就不同， Tm不同。 所以实验测得的熔点并不能表征聚合物本身的特性。所以为了考察热力学平衡状态下的熔融行为，必须用Tm。来表征 Tm。定义 与聚合物熔体平衡的一组晶体的熔点。 在下熔融的晶体是该聚合物最完善的结晶。具有最小的自由能。 一般来讲， Tm。 Tm ； Tm-Tc图与Tm=Tc交点为平衡熔点Tm0 5.3.5 高分子液晶的研究 5.3.5 液晶（LC,Liquid crystal） 一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上虽然失去了固体物质的刚性，变成了具有流动性的液体物质，但结构上仍然保持着一维或二维有序排列，从而在物理性质上呈现出各向异性，形成一种兼有部分晶体和液体性质的过渡状态，这种中介状态称为液晶态. 处于这种状态的物质称为液晶（Liquid crystal）) 液晶态 液晶态从物理状态而言为液体 但其结构保持着晶体的有序排列，为固态。 因此它是兼有部分晶体和液体性质的过渡态或中介状态 液晶分类 在一定浓度的溶液中呈现液晶性的物质 具有许多独特性能 高强、高模：用于制造防弹衣、缆绳和航天航空器的大型结构部件。 热膨胀系数小：用于光导纤维的被覆。 微波吸收系数小：用于制造微波器具。 有铁电性：适用于制造显示器件、信息传递和热电检测等 5.3.5 高分子液晶的研究 转变热 一种热致型芳香共聚酯主链液晶 LC的转变热 很多热致型液晶聚合物在未达到清亮点之前已经分解，因此在熔点以后就观测不出各种转变了。 5.3.6 聚合物冷结晶作用的研究 不同纺速PET卷绕丝的DSC曲线 不同纺速PET卷绕丝的DSC曲线解释 纺速越低，冷结晶的温度越接近其Tm ； 随着纺速的增加，冷结晶的温度向低温移动； 直到纺速足够大，冷结晶峰消失。 PET冷结晶现象的产生原因 冷结晶是由于分子链取向造成的； 纺速足够大时，绕丝本身已经成结晶纤维，使冷结晶峰消失。 DSC法原理 结晶性聚合物熔融时，只有结晶部分发生变化； 因此熔融热实际上就是破坏结晶结构所需的热量； 即