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高分子物理实验 实验三 差示扫描量热法(DSC)测定聚合物的热力学转变 实验三 差示扫描量热法(DSC)测定聚合物的热力学转变 罗祯 分二 2012011834 实验日期：2015.03.27 助教：高阳 同组：张鹏飞 一、实验目的 1.掌握差示扫描量热法(DSC) 的基本原理和差示扫描量热仪的使用方法。 2.测定聚合物的玻璃化温度Tg、熔点Tm 和结晶温度Tc。 3.根据测定结果设计PET 吹瓶加工的温度范围。 二、实验原理 差示扫描量热法是在差热分析（DTA ）的基础上发展起来的一种热分析技术。它被定义为：在 温度程序控制下，测量试量相对于参比物的热流速随温度变化的一种技术。简称 DSC （Diffevential Scanning Calovimltry ）。DSC 技术克服了DTA 在计算热量变化的困难，为获得热效应的定量数据带 来很大方便，同时还兼具DTA 的功能。因此，近年来DSC 的应用发展很快，尤其在高分子领域内 得到了越来越广泛的应用。它常用于测定聚合物的熔融热、结晶度以及等温结晶动力学参数，测定 玻璃化转变温度T ；研究聚合、固化、交联、分解等反应；测定其反应温度或反应温区、反应热、 g 反应动力学参数等，业已成为高分子研究方法中不可缺少的重要手段之一。 DSC 和 DTA 的曲线模式基本相似。它 们都是以样品在温度变化时产生的热效应为 检测基础的，由于一般的DTA 方法不能得到 能量的定量数据。于是人们不断地改进设计， 直到有人设计了两个独立的量热器皿的平 衡。从而使测量试样对热能的吸收和放出（以 补偿对应的参比基准物的热量来表示）成为 可能。这两个量热器皿都置于程序控温的条 件下。采取封闭回路的形式，能精确、迅速 测定热容和热焓，这种设计就叫做差示扫描 量热计。DSC 体系可分为两个控制回路。一 图1 DSC 电路结构示意图 个是平均温度控制回路，另一个是差示温度 控制回路。 在平均温度控制回路中，由程序控温装置中提供一个电信号，并将此信号于试样池和参比池所 需温度相比较，与之同时程度控温的电信号也接到记录仪进行记录。现在看一下程序温度与两个测 量池温度的比较和控制过程。比较是在平均放大器内进行的，程序信号直接输入平均放大器，而两 个测量池的信号分别由固定在各测量池上的铂电阻温度计测出，通过平均温度计算器加以平均后， 再输入平均温度放大器。经比较后，如果程序温度比两个测量池的平均温度高，则由放大器分别输 入更多的电功率给装在两个测量池上的独立电热器以提高它们的温度。反之，则减少供给的电功率， 把它们的温度降到与程序温度相匹配的温度。这就是温度程序控制过程。 DSC 与DTA 所不同的是在测量池底部装有功率补偿器和功率放大器。因此在示差温度回路里， 显示出DSC 和DTA 截然不同的特征，两个测量池上的铂电阻温度计除了供给上述的平均温度信号 外，还交替地提供试样池和参比池的温度差值△T。输入温度差值放大器。当试样产生放热反应时， 试样池的温度高于参比池，产生温差电势，经差热放大器放大后送入功率补偿放大器。在补偿功率 1 / 7 高分子物理实验 实验三 差示扫描量热法(DSC)测定聚合物的热力学转变 作用下，补偿热量随试样热量变化，即表征试样产生的热效应。 试样在加热过程中由于热效应与参比物之间出现温差ΔT 时，通过差热放大电路和差动热量补 偿放大器，使流入补偿电热丝的电流发生变化：当试样吸 热时，补偿放大器使试样一边的电流立即增大；反之，当 试样放热时则使参比物一边的电流增大，直到两边热量平 衡，温差ΔT 消失为止。换句话说，试样在热反应时发生 的热量变化，由于及时输入电功率而得到补偿，所以实际 记录的是试样和参比物下面两只电热补偿的热功率之差 随时间t 的变化dH/dt －t 关系。如果升温速率恒定，记录 的也就是热功率之差随温度T 的变化 dH/dt －T 关系如图 2 所示。其峰面积 S 正比于热焓的变化：ΔHm=K/S ，式 中，K 为与温度无关的仪器