[工学]第四部分 热分析2010-03.ppt

* 三、差示扫描量热法 1．差示扫描量热法的定义 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(或时间)关系的一种热分析方法（DSC）。分为功率补偿式差示扫描量热法和热流式差示扫描量热法两类。 * 2．差示扫描量热法的基本原理 热分析过程中，当样品发生吸热（或放热）时，通过对样品（或参比物）的热量补偿作用，维持样品与参比物温度相等（ΔT＝０）。补偿的能量相当于样品吸收或放出的能量（大小）。 三、差示扫描量热法 * 三、差示扫描量热法 3．差示扫描量热仪结构 自动控 温装置 差示量热 补偿回路 差示放 大器 双笔记 录仪 主要加热器 样品 样品盘 热敏元件 补偿加热器 加热块 差示热电偶 Δｍ ΔT T DSC 功率补偿式差示扫描量热仪示意图 * 三、差示扫描量热法 4．差示扫描量热曲线的表示方法 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。 * 三、差示扫描量热法 4．差示扫描量热曲线的表示方法 DSC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），而曲线上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。 * 三、差示扫描量热法 吸热 放热 400 500 600 T/K -2 -1 0 1 2 热流率/ｍJ*s-1 典型的DSC曲线 * 三、差示扫描量热法 5．DSC曲线与DTA曲线的区别 DSC曲线与DTA曲线形状相似，但它们的物理含义不同，DSC曲线的纵坐标表示热流率ｄH/ｄｔ，而DTA曲线的纵坐标表示温差△T； DSC曲线的吸热峰为上凸峰， DTA曲线的吸热峰为下凹峰。 * 三、差示扫描量热法 6．差示扫描量热法的应用 差示扫描量热法与差热分析法的应用功能有许多相同之处，但由于差示扫描量热法克服了差热分析法以ΔT间接表达物质热效应的缺陷，具有分辨率高、灵敏度高等优点，因而能定量测定多种热力学和动力学参数，且可进行晶体微细结构分析等工作。 * 三、差示扫描量热法 6．差示扫描量热法的应用 （1）样品焓变（ΔH）测定 若已测定仪器常数K，按测定K时相同的条件测定样品差示扫描曲线上峰面积，则按公式： 求得其焓变。 * 三、差示扫描量热法 6．差示扫描量热法的应用 （2）样品比热容测定 差示扫描量热法的升（降）温速率（ｄT/ｄｔ）为定值。样品热流率（ｄH/ｄｔ）是连续测定的，所测定的热流率与样品瞬间比热成正比，有： 式中：ｍ－样品的质量 　　　cp－定压比热容 此式即为差示扫描量热法测定cp的依据。 * 三、差示扫描量热法 6．差示扫描量热法的应用 （3）结晶性高聚物结晶度测定 依据结晶性高聚物差示扫描曲线上熔融吸热峰测定其热焓（熔融热），按下式求得其结晶度： 　式中：ΔHｆ－测定的样品熔融热 　　　　ΔH∞－高聚物完全结晶时的熔融热，对每一种高聚 物，ΔH∞为定值，可从手册中查到。 * 三、差示扫描量热法 6．差示扫描量热法的应用 （4）液晶相变的热分析研究 有一大类有机化合物受热时，并不直接由固态变为液态，而要经过一个或几个介于固态和液态之间的过渡状态（称为介晶态），这种物质称为液晶。 液晶具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性等性质。 * 三、差示扫描量热法 6．差示扫描量热法的应用 （4）液晶相变的热分析研究 这类化合物晶体受热时，在某温度下熔化成混浊的流体，该温度称为熔点；再继续加热，在更高温度下变成清亮的各向同性的液体，这个温度称为清亮点。液晶只能存在一定温度范围内，其存在的下限是其熔点，熔点以下是普通的晶体；存在的上限是清亮点，清亮点以上是普通的液体。 * 三、差示扫描量热法 6．差示扫描量热法的应用 （4）液晶相变的热分析研究 C→SB 119℃ ΔH=21.4kJmol-1 SB→SA 172℃ ΔH=3.2kJmol-1 SA→N 211℃ ΔH=3.5kJmol-1 N→L 215℃ ΔH=0.34kJmol-1 某液晶的相转变的DSC曲线　 * 三、差示扫描量热法 6．差示扫描量热法的应用 （4）液晶相变的热分析研究 从曲线可知，首先是晶体C熔化形成近晶相SB，熔点119℃；在172℃近晶相SB转变为另一近晶相SA；在211℃近晶相SA转变为向列相N；最后在215℃向列相N转变为液体L，215℃即为清亮点。从每一个峰的面积可求