差示扫描量热法dsc简介.pdf

聚合物的热分析差示扫描量热法（DSC ） 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 g 反应温度或反应温区、反应热、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。 一、 目的和要求 了解差示扫描量热法的基本原理及应用范围，掌握测定聚合物熔点、结晶度、 结晶温度及其热效应的方法。 二、 实验原理 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。 因此实验中补偿功率随时间（温度）的变化也就反映了试样放热速度（或吸热速 度）随时间（温度）的变化，这就是 DSC 曲线。它与DTA 曲线基本相似，但其 纵坐标表示试样产生热效应的速度（热流率），单位为毫卡（毫焦）/秒，横坐 标是时间或温度，即 dH/dt —t （时间或温度T ）曲线（见图6-2 ）。 放热行为 结晶 （固化，氧化，反应，交联） 热 玻璃化转变 吸 ) s ) 基线 / l ℃ i