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問(wèn)答社區(qū)

差示掃描量熱儀選哪個(gè)品牌的好?

kxg_qq 2013-07-05 18:52:24 531  瀏覽
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參與評(píng)論

全部評(píng)論(2條)

  • 19711209 2013-07-06 00:00:00
    安捷倫或waters,我要買就買這兩個(gè)廠家的.

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    評(píng)論

  • sanguo23054606 2013-07-08 00:00:00
    可以選擇南京大展機(jī)電的差示掃描量熱儀,他們的品牌口碑不錯(cuò),而且也是自主研發(fā)擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的。

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    評(píng)論

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《DSC差示掃描量熱儀》問(wèn)題解答

1Linseis的原理是功率補(bǔ)償型原理還是熱流型? 
熱流型原理

2DSC的應(yīng)用范圍?
可用于測(cè)量包括高分子材料在內(nèi)的固體、液體材料的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變、比熱、結(jié)晶溫度、結(jié)晶度、純度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)熱。

3)功率補(bǔ)償型DSC有何優(yōu)點(diǎn)?

1.    精確的溫度控制和測(cè)量

2.    更快的響應(yīng)時(shí)間和冷卻速度

3.    高分辨率

4)基線為何很重要,如何校正? 
基線的重要性:

1.    樣品產(chǎn)生的信號(hào)及樣品池產(chǎn)生的信號(hào)必須加以區(qū)分;

2.    樣品池產(chǎn)生的信號(hào)依賴于樣品池狀況、溫度等;

3.    平直的基線是一切計(jì)算的基礎(chǔ)。

如何得到理想的基線

1.    干凈的樣品池、儀器的穩(wěn)定、池蓋的定位、清洗氣;

2.    選擇好溫度區(qū)間,區(qū)間越寬,得到理想基線越困難;

3.    進(jìn)行基線Z佳化操作。

5)主要是什么因素導(dǎo)致儀器損壞?

1.    用力過(guò)大,造成樣品池不可挽救的損壞;

2.    操作溫度過(guò)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。


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差示掃描量熱儀測(cè)定玻璃化溫度的討論

差示掃描量熱儀測(cè)定玻璃化溫度的討論
      非晶態(tài)高聚物從玻璃態(tài)到橡膠態(tài),有一個(gè)轉(zhuǎn)變——玻璃化轉(zhuǎn)變。這個(gè)轉(zhuǎn)變一般其溫度區(qū)間不超過(guò)幾度。但在轉(zhuǎn)變前后,模量的減少達(dá)三個(gè)數(shù)量級(jí)。在實(shí)用上是從硬而脆的固體變成韌性的橡膠。所以,玻璃化轉(zhuǎn)變是高聚物一個(gè)重要的特性。
      形成玻璃態(tài)的主要原因,可能是高聚物分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱,不能形成結(jié)晶;也可能是沒有足夠的能量去重排結(jié)晶。而且多數(shù)高聚物也只有在特定的條件下方能結(jié)晶。同時(shí)高聚物很難形成的結(jié)晶,總有部分非晶態(tài)存在,因此玻璃化轉(zhuǎn)變是高聚物普遍現(xiàn)象,只不過(guò)非晶態(tài)少的高聚物玻璃化轉(zhuǎn)變不明顯。
一,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定
      高聚物在玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí),除了力學(xué)性質(zhì)有很大變化,其他性質(zhì)如體積,熱力學(xué)性質(zhì),    磁性質(zhì)等,都有很大變化。在理論上后面的變化更為重要。下面就簡(jiǎn)要介紹:
1,體積的變化
      用膨脹計(jì)測(cè)定玻璃化溫度是Z常用的方法。一般是測(cè)定高聚物的比體積對(duì)溫度的關(guān)系.把曲線兩端的直線部分外推至交點(diǎn)作為Tg(如圖1)
                                                                                                                                                                                                                                    
      從圖可以看出,玻璃化轉(zhuǎn)變同冷卻速率有關(guān):冷卻的快。得出的Tg高;冷卻的慢,Tg就較低。同樣,加熱速率或快或慢,Tg也或高或低。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是體系沒有達(dá)到平衡。但要達(dá)到平衡,需要很長(zhǎng)的時(shí)間(無(wú)限長(zhǎng)),這在實(shí)驗(yàn)上做不到。通常采用的標(biāo)準(zhǔn)是每分鐘3℃。
      測(cè)量時(shí).常把試樣在封閉體系中加熱或冷卻,體積的變化通過(guò)填充液體的液面升降而讀出、這種液體不能和高聚物發(fā)生反應(yīng)或溶解、溶脹,Z常用的是水銀、也有人用空氣作測(cè)量的流體,達(dá)時(shí)可測(cè)定壓力的變化。
      其它與體積有關(guān)的性質(zhì)也可用于測(cè)定,加試樣的折射系數(shù)、X射線的吸收等。
2,熱力學(xué)方法
      量熱方法也是測(cè)定玻璃化溫度的常用方法。在Tg時(shí),熱焓有明顯變化,熱容有—個(gè)突變。自從有了差熱分析(DTA)和差示掃描量熱計(jì)后,量熱方法變得更為重要。
      象體積變化一樣,熱焓和熱容的變化也和速率有關(guān):圖2表示比體積(V)和焓(H)對(duì)溫度的關(guān)系,圖3表示體膨脹系數(shù)和熱容對(duì)溫度的關(guān)系,都出現(xiàn)行“滯后”現(xiàn)象。圖中曲線1是緩慢冷卻,曲線2是正常冷卻和升溫,曲線3是快速冷卻;曲線1、3是正常升溫。
3,核磁共振法(NMR)
      利用電磁性質(zhì)的變化研究高聚物玻璃化轉(zhuǎn)變的方法是核磁共振法(NMR)。
      在分子運(yùn)動(dòng)開始前,分子中的質(zhì)子處于各種不同的狀態(tài),因而反映質(zhì)子狀態(tài)的NMR譜線很寬。當(dāng)濕度升高,分子運(yùn)動(dòng)加速后,質(zhì)子的環(huán)境被平均化,共振譜線變窄,到了Tg時(shí)譜線的寬度有了很大改變。圖5給出了聚氯乙烯的NNR線寬(ΔH)的變化。由圖5可得Tg為82℃。
 

圖2 非晶高聚物焓和溫度的關(guān)系                    圖3 非晶高聚物熱容和溫度的關(guān)系
         除上述方法外,這里再列舉幾種測(cè)定玻璃化轉(zhuǎn)變的方法,如圖6、7、8所示。圖6為甲基丙烯酸丙酯的折光率—溫度曲線。由圖6可見,T> Tg, dn/dT增加,即鏈段開始運(yùn)動(dòng)后光線在聚合物中的傳播速度增加;圖7為天然橡膠導(dǎo)熱系數(shù)——溫度曲線??梢钥闯?,T>Tg時(shí),鏈段的無(wú)規(guī)熱運(yùn)動(dòng)阻礙了熱能的定向傳導(dǎo),使λ值急劇減小;圖8為聚酯酸乙烯酯的膨脹率——溫度曲線。說(shuō)明了T>Tg時(shí),由于鏈段運(yùn)動(dòng),“自由空間”增加,則dv/dT值急劇增大。
 
4,其他方法
      上面的這些測(cè)量方法多以玻璃化過(guò)程中發(fā)生的物理現(xiàn)象為基礎(chǔ)。以不同物理量為準(zhǔn)則的測(cè)量方法,所得玻璃化溫度各不相同,而且試驗(yàn)測(cè)量也相當(dāng)費(fèi)力和耗時(shí),而從自由體積理論、熱力學(xué)理論和動(dòng)力學(xué)理論來(lái)計(jì)算玻璃化溫度尚存在許多問(wèn)題 。因此,有人另辟蹊徑對(duì)聚合物的玻璃化溫度作合理的推測(cè)。下面以硬脂酸乙烯酯+ 乙酸乙烯酯+ 氯乙烯體系形成的三元聚合物為例,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法,建立了進(jìn)料組成中各組分的摩爾分?jǐn)?shù)、鏈節(jié)重量分?jǐn)?shù)和聚合度等與玻璃化溫度的定量映射關(guān)系,進(jìn)而對(duì)未知條件下的三元聚合物玻璃化溫度作出了預(yù)測(cè)。
      神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種并行仿生信息處理系統(tǒng),由若干層神經(jīng)元組成,各層神經(jīng)元之間通過(guò)聯(lián)接權(quán)進(jìn)行信息傳遞與交換。本文采用具有三層結(jié)構(gòu)的逆?zhèn)鞑ド窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)
構(gòu)如圖1 所示。各層神經(jīng)元之間的信息通過(guò)SIGMOID 函數(shù)進(jìn)行傳遞,以SDEC 為迭代收斂判據(jù),以SDEP 表達(dá)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)能力[3 ] 。二者定義如下:

      式中SQRT 表示取平方根,i 和j 分別為訓(xùn)練集和測(cè)試集中的樣本序號(hào),加和分別遍及訓(xùn)練集和測(cè)試集所有樣本點(diǎn),yexp 、ycalypred分別為實(shí)驗(yàn)值、標(biāo)定值和預(yù)測(cè)值。網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值調(diào)整按如下方式進(jìn)行wij ij +αδ+ηΔij
      其中w ij為上一層中神經(jīng)元i 到下一層神經(jīng)元j 的聯(lián)接權(quán), j為相應(yīng)神經(jīng)元的輸出值,δ為對(duì)應(yīng)神經(jīng)元的誤差項(xiàng),ΔWij為上次迭代權(quán)值與前次迭代權(quán)值之差,aη分別稱為學(xué)習(xí)效率和沖量因子。有關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆?zhèn)鞑ニ惴ǖ脑敿?xì)內(nèi)容參見文獻(xiàn)[,] 。 玻璃化溫度標(biāo)志著聚合物物理性質(zhì)的巨大變化。在Tg 以上,玻璃態(tài)聚合物將變得柔順而趨向于流動(dòng)。要對(duì)Tg 做出預(yù)測(cè),首先要了解影響Tg 的因素。在相同的試驗(yàn)條件下,影響聚合物Tg 的主要因素是聚合物的結(jié)構(gòu)特性。包括鏈的柔性、支化情況、鏈規(guī)整性和聚合物的分子量。對(duì)于聚合物來(lái)說(shuō),不同成分的鏈節(jié)比例及各組成鏈節(jié)的重量分?jǐn)?shù)都將影響Tg 值。鏈的柔性取決于組成主鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)的本性,化學(xué)鏈易旋轉(zhuǎn)的柔性鏈趨向于有低的Tg,若某種集團(tuán)的引入阻礙鏈的旋轉(zhuǎn)而使其僵硬,則會(huì)使Tg 升高,側(cè)鏈的生成將阻礙鏈的旋轉(zhuǎn),從而提高Tg 值,側(cè)鏈越大,這種效應(yīng)越明顯。另一方面,側(cè)鏈的增大,降低了聚合物鏈間作用力,弱化了分子間力對(duì)Tg 的影響,側(cè)鏈效應(yīng)具有雙重作用。從聚合物的鏈節(jié)成分比例看,各組成成分的差異,影響了鏈的規(guī)整性,規(guī)整性好,利于分子的斂集,限制了分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn),使玻璃化溫度Tg 升高。從分子量效應(yīng)看,隨聚合物分子量的增加,端基分率減小,自由體積減小,鏈的自由度也減小,Tg 值則升高。

      綜合上述分析,在處理硬脂酸乙烯酯+ 乙酸乙烯酯+ 氯乙烯三元共聚體系時(shí),我們選擇了合成聚合物時(shí) 進(jìn)料組成中三個(gè)成分的摩爾分?jǐn)?shù)(X1 ,X2 ,X3) ,以此表達(dá)聚合物組成鏈節(jié)比例的數(shù)量效應(yīng),考慮到各單體重量上的差異,我們選擇了聚合物中硬脂酸乙烯酯的重量分?jǐn)?shù)和乙酸乙烯酯的重量分?jǐn)?shù)來(lái)表示鏈節(jié)組成上的重量效應(yīng)(W1 ,W2) 鏈的柔性、規(guī)整性及支化情況均與此組成效應(yīng)相關(guān),比如當(dāng)硬脂酸乙烯酯的重量分?jǐn)?shù)超過(guò)約0. 4 時(shí),聚合物鏈出現(xiàn)支化。對(duì)于分子量效應(yīng),我們選擇了聚合度(N) 來(lái)表達(dá)。這樣我們得到6 個(gè)影響Tg 的因素,由此構(gòu)成6 維空間R6 (X1 ,X2 ,X3 ,W1 ,W2 ,N) ,而聚合物的Tg 將構(gòu)成一維空間R1 ( Tg) ,為建立兩個(gè)空間的聯(lián)系,我們選擇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),采用631 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),即輸入層設(shè)置6 個(gè)節(jié)點(diǎn),分別對(duì)應(yīng)于6 個(gè)影響因素,輸出層設(shè)置1 個(gè)節(jié)點(diǎn),對(duì)應(yīng)于Tg 的響應(yīng)值,隱含層設(shè)置3 個(gè)節(jié)點(diǎn),以適應(yīng)由6 維空間到1 維空間映射的復(fù)雜性要求。訓(xùn)練過(guò)程的學(xué)習(xí)效率取為0. 35 ,沖量因子取為0. 85 。從文獻(xiàn)中收集到的數(shù)據(jù)如表1 所示,取其中前36 組數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集,其余12 組數(shù)據(jù)為測(cè)試集。以訓(xùn)練集數(shù)據(jù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),構(gòu)造由6 維空間到1 維空間的映射關(guān)系,當(dāng)SDEC 達(dá)到4. 6915 時(shí),網(wǎng)絡(luò)迭代8800 次,此時(shí)停止訓(xùn)練并轉(zhuǎn)入對(duì)測(cè)試集的預(yù)測(cè),以檢驗(yàn)訓(xùn)練模型的預(yù)測(cè)能力,得到的SDEP 值為3. 2253 。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過(guò)程中誤差演化曲線如圖9 所示,實(shí)驗(yàn)值和預(yù)測(cè)值之間關(guān)系如圖10 所示。從圖9 可以看出,訓(xùn)練過(guò)程是收斂的,說(shuō)明學(xué)習(xí)效率和沖量因子的選擇是合理的。從圖10 可以看出,實(shí)驗(yàn)值和預(yù)測(cè)值是比較接近的,說(shuō)明由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到的模型是可靠的,實(shí)現(xiàn)的由6 維空間到1維空間的映射關(guān)系是正確的。

圖9  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過(guò)程中的誤差演化曲線       圖10  Tg計(jì)算值,實(shí)驗(yàn)值,預(yù)測(cè)值之間的關(guān)系
二,玻璃化轉(zhuǎn)變的理論
      玻璃化轉(zhuǎn)變有很多理論,但不外乎從熱力學(xué)的角度去計(jì)算理想玻璃態(tài)的熵,或是從玻璃化轉(zhuǎn)變的松弛現(xiàn)象去考慮動(dòng)力學(xué)過(guò)程。
1,自由體積理論
      自由體積理論認(rèn)為高聚物的體積是有兩部分組成的,一部分是大分子本身的占有體積,另一部分是分子間的空隙,后者即為自由體積。在溫度比較高時(shí),自由體積較大,能夠發(fā)生鏈段的短程擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),而不斷地進(jìn)行構(gòu)象重排。溫度降低,自由體積減小,降至Tg以下時(shí),自由體積減小到一臨界值一下,此時(shí)鏈段的短程擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)已不能發(fā)生,高聚物表現(xiàn)為固體的性質(zhì),這是就發(fā)生了玻璃化轉(zhuǎn)變。
      WLF方程預(yù)示了玻璃化轉(zhuǎn)變的等自由體積狀態(tài)。根據(jù)WLF方程
                      (1)
      根據(jù)Doolittle經(jīng)驗(yàn)式,并假定在Tg時(shí),自由體積分?jǐn)?shù)為f;在Tg以上時(shí),自由體積分?jǐn)?shù)隨溫度線性變化。
                        (2)
由此可推導(dǎo)出WLF方程式的類似形式
             (3)
于是,C1=B/2.303fg, C2=。B是Doolittle方程中的常數(shù),近似等于1。
從許多實(shí)驗(yàn)事實(shí),發(fā)現(xiàn)在大部分非晶態(tài)高聚物中,
C1=17.44   C2=51.6                     (4)
由此,。這就是說(shuō),玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)高聚物的自由體積都等于
體積的2.5%。
      上述結(jié)論可以用圖12加以具體說(shuō)明。Fox和Flory認(rèn)為:在Tg時(shí),玻璃態(tài)的比體積是Vg。其中部分是大分子的占由體積Vo’。Vo是零度時(shí)的占有體積,隨溫度上升,分子熱運(yùn)動(dòng)振幅增大,引起占有體積膨脹,替膨脹系數(shù)是βg。Vg中的另一部分是自由體積Vf,在Tg以下,分子運(yùn)動(dòng)凍結(jié),Vf被凍結(jié)在高聚物中不再變化。于是,T=Tg時(shí),比體積是
                 (5)
而T>Tg時(shí),比體積是
                     (6)
式中βr是Tg以上的替膨脹系數(shù),這時(shí),除了占有體積的正常膨脹外,自由有體積也在膨脹,
 
      從圖12可以知道,自幼體積膨脹系數(shù)就是Δβ,Δβ=βrgf。當(dāng)溫度降到Tg時(shí),自由體積的分?jǐn)?shù)達(dá)到臨界值,等于2.5%。這時(shí),高聚物進(jìn)入玻璃態(tài)。
      自由體積理論是一個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變處于一個(gè)等自由體機(jī)狀態(tài)的理論,談隨著冷卻速率不同,高聚物的Tg并不一樣,因此Tg時(shí)的自由體機(jī)并不相同,同時(shí),自由體積理論認(rèn)為Tg以下自由體積不變,實(shí)際是會(huì)變得。Kovacs曾對(duì)高聚物的體積松弛做過(guò)大量的研究工作,他把淬火后的高聚物恒溫放置,發(fā)現(xiàn)高聚物的體積隨著放置時(shí)間的變長(zhǎng)而不斷變小,這表明自由體積在不斷減小,但減小的速率越來(lái)越慢。高聚物中自由體的多少和其物性關(guān)系很大。
2,熱力學(xué)理論
      按照Ehrenfedst對(duì)平衡熱力學(xué)的定義,轉(zhuǎn)變可以分成一級(jí)轉(zhuǎn)變和二級(jí)轉(zhuǎn)變。如轉(zhuǎn)變前后的兩種物態(tài)分別用下標(biāo)1、2表示,則在轉(zhuǎn)變點(diǎn)兩種物態(tài)的Gibbs自由能應(yīng)相等,即
F1=F2                               (7)
      但在轉(zhuǎn)變點(diǎn)對(duì)一級(jí)相變來(lái)說(shuō),自由能對(duì)溫度T、壓力P的一階導(dǎo)數(shù)在轉(zhuǎn)變時(shí)是不連續(xù)的;而對(duì)二級(jí)轉(zhuǎn)變來(lái)說(shuō),二階導(dǎo)數(shù)是不連續(xù)的;
一級(jí)轉(zhuǎn)變
                                                     (8)
二級(jí)轉(zhuǎn)變
             (9)
根據(jù)熱力學(xué)的關(guān)系,可以明確自由能F對(duì)T,P的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)的物理意義。因?yàn)?/span>
                (10)
其中S熵,V是體積,Cp是熱容,β是體膨脹系數(shù),κ是壓縮系數(shù)。
因此,一級(jí)相變,在轉(zhuǎn)折點(diǎn),兩種物態(tài)的熵和體積不相等。
                                 (11)
二級(jí)轉(zhuǎn)變,在轉(zhuǎn)變點(diǎn),兩種物態(tài)的Cp,β,κ不相等
                          (12)
      在玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí),高聚物的Cp,β,κ恰恰都有不連續(xù)性,所以通常把玻璃化轉(zhuǎn)變看作是二級(jí)相變,其實(shí)并沒達(dá)到熱力學(xué)平衡,因而不是真正的二級(jí)相變。
Gibbs和Dimarzio的理論,是玻璃化轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)理論Z嚴(yán)密的代表,它通過(guò)對(duì)構(gòu)象熵隨溫度的變化進(jìn)行了復(fù)雜的數(shù)學(xué)處理,證明通過(guò)T2(高聚物熵為零真正二級(jí)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度)時(shí),F(xiàn)和S是連續(xù)變化的,內(nèi)能和體積也是連續(xù)變化的,但Cp和α不連續(xù)變化,從而從理論上預(yù)言,在T2時(shí)存在真正的熱力學(xué)二級(jí)相變。
      G—D理論認(rèn)為,盡管事實(shí)上無(wú)法達(dá)到T2,因而無(wú)法用實(shí)驗(yàn)證明其存在。但是,在正常動(dòng)力學(xué)條件下觀察到的實(shí)驗(yàn)的玻璃化轉(zhuǎn)變行為和T2處的二級(jí)轉(zhuǎn)變非常相似,T2和Tg是彼此相關(guān)的,影響它們的因素應(yīng)該相互平行,因此,理論得到了關(guān)于T2的結(jié)果,應(yīng)當(dāng)也適用于Tg。在這樣的框架內(nèi),得到了一系列結(jié)果,很好的說(shuō)明了玻璃化轉(zhuǎn)變行為與交聯(lián)密度,增塑,共聚和分子量的關(guān)系,也解釋了壓力對(duì)T2,Tg的影響。
      G—D理論認(rèn)為T2時(shí)存在真正的二級(jí)熱力學(xué)轉(zhuǎn)變,因此壓力對(duì)Tg的影響可以直接從平衡熱力學(xué)關(guān)系式求出。對(duì)于—級(jí)相轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變溫度的壓力依賴性由clapeyron方程確定
                                                    (13)
此式不能直接應(yīng)用于二級(jí)轉(zhuǎn)變,因?yàn)榇藭r(shí)ΔV和ΔS都為零,dT/dP不確定。但是,我們可以援引L’Hopital法則,將式(13)右邊的分子和分母分別求導(dǎo),以求得極限值。將式
(13)右邊的分子和分母分別對(duì)T求導(dǎo),并根據(jù)式(12)可得
                (14)
如果對(duì)壓力求導(dǎo),則結(jié)果為
                   (15)
所以壓力對(duì)T2的影響,當(dāng)然也就是對(duì)的影響,可以用式(14)和(15)表示。式
(15)和自由體積理論的結(jié)果式相同,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相符,說(shuō)明G—D理論是成功的。
    G—D理論預(yù)言的熱力學(xué)二級(jí)轉(zhuǎn)變溫度T2,可以由WLF方程求出。當(dāng)取Tg作為參考溫度時(shí)
              (16)
式中。稱為移動(dòng)因子,是溫度為時(shí)的松弛時(shí)間,C1和C2兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)此時(shí)可取近似普適值.分別等于17.44和51.6。根據(jù)前面的分析,到T= T2時(shí),構(gòu)象重排需要無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間,即;或者說(shuō),為將一個(gè)有著無(wú)限時(shí)間標(biāo)尺的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),移動(dòng)到有限的時(shí)間標(biāo)尺,必須取。顯然,滿足上述條件,方程式(16)右邊的分子維持有限值時(shí),分母必須變?yōu)榱?,?/span>
C2+T2=0                              (17)
因而
T2-C2-52                       (18)
2,動(dòng)力學(xué)理論
      玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象有著明顯的動(dòng)力學(xué)性質(zhì),Tg與實(shí)驗(yàn)時(shí)間標(biāo)尺有關(guān),因此有人認(rèn)為玻璃化轉(zhuǎn)變是由動(dòng)力學(xué)方面的因素引起的。
      Z初的動(dòng)力學(xué)理論認(rèn)為,當(dāng)高聚物收縮時(shí),體積收縮有兩部分組成:一是連鍛的運(yùn)動(dòng)降低,另一部分是連鍛的構(gòu)象重排成能量較低狀態(tài),后者又一個(gè)松弛時(shí)間。在降溫過(guò)程中,當(dāng)構(gòu)想重排的松弛時(shí)間適應(yīng)不了降溫速度,這種運(yùn)動(dòng)就被凍結(jié)出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變。
      動(dòng)力學(xué)理論的另一類型式位壘理論,這些理論認(rèn)為大分子構(gòu)想重排時(shí)涉及到主鏈上單鍵的旋轉(zhuǎn),鍵在旋轉(zhuǎn)時(shí)存在位壘,當(dāng)溫度在Tg以上時(shí),分子運(yùn)動(dòng)有足夠的能量去克服位壘,達(dá)到平衡。但當(dāng)溫度降低時(shí),分子熱運(yùn)動(dòng)的能量不足以克服位壘,于是便發(fā)生了分子運(yùn)動(dòng)的凍結(jié)。
三,影響玻璃化溫度的因素
      由于玻璃化轉(zhuǎn)變是與分子運(yùn)動(dòng)有關(guān)的現(xiàn)象,而分子運(yùn)動(dòng)又和分子結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系,所以分子鏈的柔順性、分子間作用力以及共聚、共混、增塑等都是影響高聚物Tg的重要內(nèi)因。此外,外界條件如作用力、作用力速率,升(陣)溫速度等也是值得注意的影響因索。
1.化學(xué)結(jié)構(gòu)
(1) 鏈的柔順性
      分子鏈的柔順性是決定高聚物Tg的Z重要的因素。主鏈柔順性越好,玻璃化溫度越低。
      主鏈由飽和單鍵構(gòu)成的高聚物,因?yàn)榉肿渔溈梢怨潭▎捂I進(jìn)行內(nèi)旋轉(zhuǎn),所以Tg都不高,特別是沒有極性側(cè)基取代時(shí),其Tg更低。不同的單鍵中,內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘較小的,Tg較低。例如,

      主鏈中含有孤立雙鍵的高聚物,雖然雙鍵本身不能內(nèi)旋轉(zhuǎn),但雙鍵旁的α單鍵更易旋轉(zhuǎn),所以Tg都比較低。例如,丁二烯類橡膠都有較低的玻璃化溫度。

(2)取代基
      旁側(cè)基團(tuán)的極性,對(duì)分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)和分子間的相互作用都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。側(cè)基的極性越強(qiáng),Tg越高。一些烯烴類聚合物的Tg與取代基極性的關(guān)系如表2所示。
表2  烯烴高聚物取代基的極性和Tg的關(guān)系

      此外,增加分子鏈上極性基團(tuán)的數(shù)量,也能提高高聚物的Tg.但當(dāng)極性基團(tuán)的數(shù)量超過(guò)一定值后,由于它們之間的靜電斥力超過(guò)吸引力,反而導(dǎo)致分子鏈間距離增大,Tg下降。取代基的位阻增加,分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)受阻礙程度增加,Tg升高。
      應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出,側(cè)基的存在并不總是使Tg增大的。取代基在主鏈上的對(duì)稱性對(duì)Tg也有很大影響,聚偏二氯乙烯中極性取代基對(duì)稱雙取代,偶極抵銷一部分,整個(gè)分子極性矩減小,內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘降低,柔性增加,其Tg比聚氯乙烯為低;而聚異丁烯的每個(gè)鏈節(jié)上, 有兩個(gè)對(duì)稱的側(cè)甲基,使主鏈間距離增大,鏈間作用力減弱,內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘降低,柔性增加,其Tg比聚丙烯為低。又如,當(dāng)高聚物中存在柔性側(cè)基時(shí),隨著側(cè)基的增大,在一定范圍內(nèi),由于柔性側(cè)基使分子間距離加大,相互作用減弱,即產(chǎn)生“內(nèi)增塑”作用,所以,Tg反而下降。
(3)幾何異構(gòu)
      單取代烯類高聚物如聚丙烯酸酯、聚苯乙烯等的玻璃化溫度幾乎與它們的立構(gòu)無(wú)關(guān),而雙取代烯類高聚物的玻璃化溫度都與立構(gòu)類型有關(guān)。一般,全同立構(gòu)的Tg較低,間同立構(gòu)的Tg較高。在順?lè)串悩?gòu)中,往往反式分子鏈較硬,Tg較大。
(4)離子鍵的引入
      分子鏈間有離子鍵可以顯著提高Tg。例如,聚丙烯酸中加入金屬離子,Tg會(huì)大大提高,其效果又隨離子的價(jià)數(shù)而定。用Na+使Tg從l06℃提高到280℃;用Cu2+取代Na+, Tg提高到500℃。
2,其他結(jié)構(gòu)因素的影響
(1) 共聚
      無(wú)規(guī)共聚物的Tg介于兩種共聚組分單體的Tg之間,并且隨著共聚組分的變化,其Tg在兩種均聚物的Tg之間線性或非線性變化。
      非無(wú)規(guī)共聚物中,Z簡(jiǎn)單的是交替共聚,他們可以看成是兩種單體組成一個(gè)重復(fù)單元的均聚物,因此只有一個(gè)Tg。而嵌段或接枝共聚物情況就復(fù)雜多了。
(2)交聯(lián)
       隨著交聯(lián)點(diǎn)的增加,高聚物自由體積減少,分子鏈的運(yùn)動(dòng)受到約束的程度也增加,相鄰交聯(lián)點(diǎn)之間平均鏈長(zhǎng)變小,所以Tg升高。
(3)分子量
      分子量的增加使Tg增加,特別是在分子量很小時(shí),這種影響明顯,當(dāng)分子量超過(guò)一定的程度后,Tg隨分子量變化就不明顯了。
(4)增塑劑和稀釋劑
      增塑劑對(duì)Tg的影響也是相當(dāng)顯著的,玻璃化溫度較高的聚合物在加入增塑劑后,可以使Tg明顯下降。例如:純的聚氯乙烯Tg=78℃,在室溫下是硬塑料,加入45%的增塑劑后,Tg=-30℃,可以作為橡膠代用品。淀粉的玻璃化溫度在加水前后就有明顯的變化。

2019-07-12 11:20:20 656 0
怎樣校準(zhǔn)差示掃描量熱儀的溫度呢?
差示掃描量熱儀的差熱分析法是一種重要的熱分析方法,是指在程序控溫下,測(cè)量物質(zhì)和參比物的溫度差與溫度或者時(shí)間的關(guān)系的一種測(cè)試技術(shù)。該法廣泛應(yīng)用于測(cè)定物質(zhì)在熱反應(yīng)時(shí)的特征溫度及吸收或放出的熱量,包括物質(zhì)相變、分解、化合、凝固、脫水、蒸發(fā)等物理或化學(xué)反應(yīng)。廣泛應(yīng)用于無(wú)機(jī)、硅酸鹽、陶瓷、礦物金屬、航天耐溫材料等領(lǐng)域,是無(wú)機(jī)、有機(jī)、特別是高分子聚合物、玻璃鋼等方面熱分析的重要儀器。
  差示掃描量熱儀的溫度校準(zhǔn):
  1.打開電腦,將儀器數(shù)據(jù)線與電腦連接,插上儀器電源,打開儀器背面的開關(guān)打開軟件,點(diǎn)擊菜單欄中“設(shè)置”選項(xiàng),單擊“通信連接”,顯示連接成功后,儀器即與電腦連接初始界面為氧化誘導(dǎo)期測(cè)試界面,點(diǎn)擊“設(shè)置”里坐標(biāo)選擇X-Temp,到另一界面在“設(shè)置”選項(xiàng)中,選擇“參數(shù)設(shè)置”。
  2.點(diǎn)擊快捷菜單中開始鍵,開始實(shí)驗(yàn)等DSC曲線出現(xiàn)一個(gè)完整的峰之后,即可點(diǎn)擊快捷菜單上鍵,停止實(shí)驗(yàn)點(diǎn)擊菜單欄上“數(shù)據(jù)分析”,選擇“曲線平滑”,系統(tǒng)便可自動(dòng)修正曲線。
  點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)分析”,選擇“熔點(diǎn)(熱焓)”,點(diǎn)擊確定,在曲線開始變化之前左擊,在曲線結(jié)束變化之后右擊。
  點(diǎn)擊“否”,在顯示出錫的外推起始熔融溫度Teo。若所選取的起始點(diǎn)或者終止點(diǎn)不正確,可以在對(duì)話框時(shí),點(diǎn)擊“是”,重新選取錫的實(shí)際熔點(diǎn)為231.9℃,實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的Teo不在231.9±1℃范圍內(nèi),點(diǎn)擊儀器顯示屏左下角點(diǎn)擊,在“被測(cè)標(biāo)準(zhǔn)樣熔點(diǎn)”處輸入231.9,在“實(shí)際熔點(diǎn)”處輸入實(shí)際所測(cè)得的熔點(diǎn)值,按“OK”,點(diǎn)擊,關(guān)閉儀器校準(zhǔn)界面校準(zhǔn)后,先將軟件關(guān)閉,再關(guān)閉儀器,然后重新打開軟件、儀器,連接成功后再次測(cè)量錫的熔點(diǎn)值,若實(shí)際測(cè)量的溫度若不在231.9±1℃范圍內(nèi),重復(fù)上述操作,直到錫的熔點(diǎn)值在231.9±1℃范圍內(nèi)為止。

(來(lái)源:北京恒久實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)

2019-07-12 11:20:20 685 0
DSC原理的差示掃描量熱儀(DSC)的基本原理
 
2016-08-21 03:59:25 387 1
國(guó)產(chǎn)差示掃描量熱儀dsc的價(jià)格是多少錢 ?
 
2015-07-27 06:39:17 494 1
哪里有賣差示掃描量熱儀用的坩堝
 
2010-12-10 06:39:52 575 2
了解下差示掃描量熱儀的基本操作步驟

      差示掃描量熱法(DSC)作為一種可控程序溫度下的熱效應(yīng)的經(jīng)典熱分析方法,在當(dāng)今各類材料與化學(xué)領(lǐng)域的研究開發(fā)、工藝優(yōu)化、質(zhì)檢質(zhì)控與失效分析等各種場(chǎng)合早已得到了廣泛的應(yīng)用。利用DSC方法,我們能夠研究無(wú)機(jī)材料的相轉(zhuǎn)變、高分子材料熔融、結(jié)晶過(guò)程、藥物的多晶型現(xiàn)象、油脂等食品的固/液相比例等。

      差示掃描量熱儀正是利用上述方法的儀器,差示掃描量熱儀該如何使用,操作步驟是什么?

差示掃描量熱儀基本操作步驟

1.打開氮?dú)?,調(diào)整到0.1MPa。

2.打開制冷機(jī)電源。
3.打開儀器背后的電源開關(guān),儀器將自檢,大約需2分鐘。
4.打開計(jì)算機(jī):雙擊控制軟件圖標(biāo);點(diǎn)擊儀器圖標(biāo)。
5.點(diǎn)擊【控制】圖標(biāo),選事件,然后選擇【打開】;再點(diǎn)擊【控制】菜單,選擇【轉(zhuǎn)至待機(jī)溫度】。
6.點(diǎn)擊【控制】,選擇【蓋子】,選擇【打開】選項(xiàng),待爐子蓋子打開后,加入制作好的空白坩堝放在爐子的內(nèi)側(cè),然后將稱好的樣品坩堝放入外側(cè)的位置.單擊【控制】,選擇【蓋子】,再選【關(guān)閉】選項(xiàng),關(guān)閉爐子蓋。
7.首先點(diǎn)擊【摘要】。
8.模式中選擇【標(biāo)準(zhǔn)】。
9.試驗(yàn)中選擇【自定義】。
10.在樣品名后輸入待測(cè)樣品名稱。
11.在坩堝類型選擇待樣品盤類型。
12.在樣品輸入樣品重量.在盤后選擇樣品盤編號(hào),空白后選擇對(duì)照盤編號(hào);點(diǎn)擊【編輯】,編寫實(shí)驗(yàn)程序。
13.點(diǎn)【日期文件名】后的圖標(biāo),輸入數(shù)據(jù)保存路徑,注意文件名不能是中文及特殊字符。
14.點(diǎn)擊開始按鍵或【控制】【開始】,儀器自動(dòng)開始實(shí)驗(yàn)。
15.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,單擊【控制】選【轉(zhuǎn)至待機(jī)溫度】,待溫度到40度時(shí),點(diǎn)擊【控制】中【蓋子】下的【打開】,取出坩堝。
16.點(diǎn)擊【控制】中【蓋子】下的【關(guān)閉】,點(diǎn)擊【控制】中【事件】選擇【關(guān)閉】然后等閥蘭溫度高于室溫,點(diǎn)擊【控制】選擇【關(guān)閉儀器】,選【關(guān)機(jī)】確定。
17.待觸摸屏提示可以關(guān)機(jī)后,關(guān)閉儀器背后的電源開關(guān)。
18.關(guān)閉制冷機(jī)電源。
19.關(guān)閉氮?dú)狻?/div>
20.關(guān)閉計(jì)算機(jī)。

       北京恒久科學(xué)儀器廠,是一家以生產(chǎn)銷售熱分析儀器(差熱分析儀、綜合熱分析儀、同步熱分析儀、微機(jī)差熱天平、微機(jī)差熱議、熱重分析儀、微機(jī)熱天平、差示掃描量熱儀、氧化誘導(dǎo)期分析儀、微機(jī)臥式膨脹分析儀、碳酸鈣分解平衡常數(shù)測(cè)定儀、爆炸極限裝置、高溫高壓熱天平、大劑量熱天平)(物化類儀器、催化劑評(píng)價(jià)裝置、固定床評(píng)價(jià)裝置)為主導(dǎo),定制各種高壓耐腐蝕類化工設(shè)備、流化床設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室物化設(shè)備為一體的綜合性高科技生產(chǎn)廠家。

北京恒久差示掃描量熱儀HSC-1技術(shù)參數(shù)

溫度數(shù)據(jù)
溫度范圍:HSC-1 溫度范圍:室溫-1150℃

溫度準(zhǔn)確度:±0.1℃
升溫速率: 0.1℃/min~100℃/min
冷卻方式: 液氮或外接機(jī)械制冷
氣氛控制系統(tǒng): 兩路質(zhì)量流量控制器(可以定制耐各種腐蝕性氣體的氣氛控制系統(tǒng))
恒溫控制器;恒溫氣相色譜、質(zhì)譜連接頭;恒溫帶(選配)
恒溫范圍:0-400℃
能量數(shù)據(jù)
測(cè)量范圍: ±1000mW
Z小分辨率: ±0.1μW
功率噪聲: ±0.1μW
功率準(zhǔn)確度: ±0.1μW
標(biāo)配坩堝: 陶瓷坩堝:Ф5x4 或 鋁坩堝:Ф5x4
選配坩堝: 密封液體鋁坩堝(配封樣器)
密封固體鋁坩堝(配封樣器)

(來(lái)源:北京恒久實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)

2019-07-12 11:20:20 1190 0
細(xì)說(shuō)差示掃描量熱儀幾個(gè)重要的參數(shù)組成
差示掃描量熱法作為一種可控程序溫度下的熱效應(yīng)的經(jīng)典熱分析方法,在當(dāng)今各類材料與化學(xué)領(lǐng)域的研究開發(fā)、工藝優(yōu)化、質(zhì)檢質(zhì)控與失效分析等各種場(chǎng)合早已得到了廣泛的應(yīng)用。利用DSC方法,我們能夠研究無(wú)機(jī)材料的相轉(zhuǎn)變、高分子材料熔融、結(jié)晶過(guò)程、藥物的多晶型現(xiàn)象、油脂等食品的固/液相比例等。
  差示掃描量熱儀的重復(fù)性好、準(zhǔn)確度高,特別適合于比熱的測(cè)量。自主研發(fā)的恒溫控制器;恒溫氣相色譜、質(zhì)譜連接頭;恒溫帶;可充分保證焦油及各種反應(yīng)氣體的二次檢測(cè)。
  差示掃描量熱儀的幾個(gè)重要參數(shù)組成:
  1.傳感器:
  差示掃描量熱儀的心臟是基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的芯片傳感器。芯片傳感器安置于穩(wěn)固的有電路連接端口的陶瓷基座上。在常規(guī)DSC中,為了保護(hù)傳感器,將試樣放在坩堝內(nèi)測(cè)試,坩堝的熱容和導(dǎo)熱性對(duì)測(cè)量有顯著影響。
  2.靈敏度:
  高靈敏度來(lái)自采用熱電偶。熱電偶星形對(duì)稱排列,從而能高地測(cè)量溫度。
  3.分辨率:
  溫度分辨率取決于傳感器的時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)越小,相鄰熱效應(yīng)的分離就越佳。芯片傳感器的樣品面由涂有鋁薄涂層的氮化硅和二氧化硅制成,這可使傳感器上的溫度分布極其均勻。極小的傳感器面厚約很薄,因而其時(shí)間常數(shù)主要由試樣決定。
  4.基線:
  試樣溫度多點(diǎn)測(cè)量的創(chuàng)新技術(shù)確保了測(cè)量的性。差示傳感器的高度對(duì)稱性可獲取平坦和重復(fù)性極好的基線。


(來(lái)源:北京恒久實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司 )

2019-07-12 11:20:20 614 0
差示掃描量熱儀的基本構(gòu)成及其工作原理

本節(jié)以梅特勒一托利多DSC823e為例介紹差示掃描量熱儀的基本構(gòu)成及工作原理。

1.儀器的基本構(gòu)成

差示掃描量熱儀主要由加熱系統(tǒng)、程序控溫系統(tǒng)、氣體控制系統(tǒng)、制冷設(shè)備等幾部分組成,儀器整體結(jié)構(gòu)如圖28-3所示。

 

圖28-3梅特勒-托利多DSC823e型差示掃描量熱儀結(jié)構(gòu)圖

1-輸入至放大器的DSC原始信號(hào);2-彈簧式爐體組件;3-Pt100散熱片,用于安全控制;4-指形冷卻設(shè)備(只用于冷卻器中);5-散熱片,連接至冷卻器;6-溫度控制器;7-至散熱片的熱阻;8-平板加熱器;9-至溫度控制器的Pt100信號(hào);10-銀質(zhì)爐體;11-置于DSC傳感器上的坩堝;12-手動(dòng)爐蓋;13-至選配泵的吹掃氣體出口;14-手動(dòng)爐蓋支架;15-避免冷凝的干燥氣體入口;16-吹掃氣體進(jìn)氣口

圖28-4是裝有FRS 5傳感器的DSC測(cè)量單元的截面簡(jiǎn)圖。試樣坩堝和參比坩堝正確放置于傳感器圓盤之上。一個(gè)玻璃陶瓷薄圓片(界面)將傳感器與爐體的銀板連接。吹掃氣體從儀器的下部進(jìn)入到樣品池內(nèi)。Pt100測(cè)量爐體溫度Tc。兩根FRS 5原始信號(hào)金絲和吹掃氣體進(jìn)口位于FRS 5傳感器下ZY位置。

 

圖28-4裝有FRS 5傳感器的DSC測(cè)量單元的截面簡(jiǎn)圖

(1)加熱系統(tǒng)

爐子的加熱方式與爐子的類型有關(guān),主要取決于溫度范圍。加熱方式有電阻元件、紅外線輻射和高頻振動(dòng),常用的是電阻元件對(duì)爐子加熱,本爐子也是如此。

爐腔內(nèi)有一傳感器置于防腐蝕的銀質(zhì)爐體ZY(純銀的爐體導(dǎo)熱性好,受熱均勻),如圖28-5所示。

 

圖28-5加熱系統(tǒng)爐腔

傳感器的表面用陶瓷涂敷,安裝在直接與銀質(zhì)爐體的加熱板接觸的玻璃陶瓷片上,以防化學(xué)侵蝕與污染。爐蓋是三層疊加的銀質(zhì)爐蓋,外加擋熱板以有效地與環(huán)境隔離。爐體下方有一個(gè)400 W電熱板對(duì)爐體加熱,純銀的爐體被彈簧式爐體組件壓在平坦加熱器的絕緣片上。由Pt100溫度傳感器生成溫度信號(hào)。爐體的熱量通過(guò)片形熱阻傳至散熱片。DSC823e量熱儀的溫度范圍為-60~700℃。

DSC傳感器(如FRS 5、HSS 7和HSS 8)的熱電偶以星形方式排列,可單獨(dú)更換。在坩堝位置下測(cè)量試樣和參比的熱流差。熱電偶串聯(lián)連接,可產(chǎn)生更高的量熱靈敏度。凹進(jìn)傳感器圓盤的下凹面可提供必要的熱阻。由碾磨加工磨去了多余的材料,導(dǎo)致熱阻很小,坩堝下的熱容量很低,因此還獲得了非常小的信號(hào)時(shí)間常數(shù)。圓盤形傳感器由下垂直連接,使得水平溫度梯度*小化,本儀器使用的是FRS5傳感器,有56對(duì)熱電偶,具有極高的靈敏度和溫度分辨率,如圖28-6,圖28-7所示。

 

圖28-6DSC傳感器

 

圖28-7放大之后的DSC傳感器

(2)程序控溫系統(tǒng)

爐子溫度升降的速率受溫度程序控制,其程序控制器能夠在不同的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行線性的溫度控制,如果升溫速率是非線性的將會(huì)影響到DSC曲線。程序控制器的另一特點(diǎn)是,必須對(duì)于線性輸送電壓和周圍溫度變化是穩(wěn)定的,并能夠與不同類型的熱電偶相匹配。

當(dāng)輸入測(cè)試條件之后(如從50℃開始,升至500℃,以20℃/min的升溫速率),溫度控制系統(tǒng)會(huì)按照所設(shè)置的條件程序升溫,會(huì)準(zhǔn)確地執(zhí)行發(fā)出的指令。溫度準(zhǔn)確度為±0.1℃,溫度范圍為-60~700℃。所有這些控溫程序均由熱電偶傳感器(簡(jiǎn)稱熱電偶)來(lái)執(zhí)行。

(3)氣體控制系統(tǒng)

氣氛控制系統(tǒng)分兩路,一路是反應(yīng)氣體,由爐體底部進(jìn)入,被加熱至儀器溫度后再到樣品池內(nèi),使樣品的整個(gè)測(cè)試過(guò)程一直處于某種氣氛的保護(hù)中。至于通入什么氣體,要以樣品而定,有的樣品需要通入?yún)⒓臃磻?yīng)的氣體,有的則需不參加反應(yīng)的惰性氣體,*后氣體通過(guò)爐蓋上的孔逸出。另一路是吹掃氣體,爐體和爐蓋間必須充入吹掃氣體,避免水分冷凝在DSC儀器上。

氣體控制系統(tǒng)有兩種形式,一種是手動(dòng)的方法調(diào)節(jié)流量計(jì)的流速大?。涣硪环N是配一套自動(dòng)的氣體控制裝置,由程序切換、監(jiān)控和調(diào)節(jié)氣體,可在測(cè)試過(guò)程中由惰性氣氛切換到反應(yīng)性氣氛??勺詣?dòng)切換四五種氣體,本儀器使用的是手動(dòng)方法切換和調(diào)節(jié)氣體。

(4)自動(dòng)進(jìn)樣器

低溫型的DSC儀均配備有自動(dòng)進(jìn)樣器,高溫型的目前尚未配備。圖28-8為自動(dòng)進(jìn)樣器的機(jī)械手,圖28-9為自動(dòng)進(jìn)樣器樣品池。自動(dòng)進(jìn)樣器的一個(gè)功能是,在設(shè)置好測(cè)試條件的前提下,可按照指令抓取坩堝,送入儀器開始測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再取出坩堝,可使儀器連續(xù)24h工作,大大提高了工作效率。自動(dòng)進(jìn)樣器能處理多達(dá)34個(gè)樣品,每種樣品都可用不同的方法和不同的坩堝,但需要注意的是,坩堝放的位置和軟件設(shè)置的坩堝位置一定要一致,否則會(huì)馬上彈出一個(gè)窗口加以提示,并且停止工作,直至調(diào)整兩者坩堝的位置一致,才繼續(xù)工作。

 

圖28-8自動(dòng)進(jìn)樣器的機(jī)械手(Sample Robot)

 

圖28-9自動(dòng)進(jìn)樣器樣品池

自動(dòng)進(jìn)樣器的另外一個(gè)功能是,能在測(cè)量前移走坩堝的保護(hù)蓋,或者給密封的鋁坩堝的蓋鉆孔。這種獨(dú)特的功能可以防止樣品在稱量后到測(cè)量前這段時(shí)間吸入或失去水分,也能防止對(duì)氧氣敏感的樣品在測(cè)試前發(fā)生變化。

如果是揮發(fā)性很強(qiáng)的樣品則不適宜用自動(dòng)進(jìn)樣排隊(duì)等待測(cè)試,因?yàn)榫磉呬X坩堝的蓋子上有洞,樣品容易揮發(fā)。*好是稱好樣品后馬上測(cè)試,或改用密封坩堝測(cè)試。

(5)制冷設(shè)備

DSC儀配有一個(gè)外置制冷機(jī),可使?fàn)t溫降至-60℃,為防止結(jié)冰和冷凝,并有絕緣組件,吹掃氣體一定要環(huán)繞在爐體周圍,避免爐體和爐蓋凍結(jié)。機(jī)械制冷的*大特點(diǎn)是方便,比罐裝液氮省時(shí)省力,缺點(diǎn)是溫度降得越低,使用時(shí)間越長(zhǎng),并且使用范圍不如液氮,液氮可使溫度降得更低。

需要注意的是制冷機(jī)不能在超過(guò)32℃的室溫條件下工作,*佳使用溫度為22℃。

2.工作原理

DSC的工作原理以功率補(bǔ)償型的為例,整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)由兩個(gè)交替工作的控制回路組成。一個(gè)是平均溫度控制回路,另一個(gè)是差示溫度控制回路。如圖28-10所示。

 

圖28-10功率補(bǔ)償型DSC儀的工作原理

平均溫度控制回路的作用是以預(yù)定程序來(lái)改變爐腔溫度。通過(guò)溫度程序控制器發(fā)出一個(gè)與預(yù)期的試樣溫度TP成比例的電信號(hào),這一電信號(hào)要先與由平均溫度計(jì)算器輸出的平均溫度TP’的電信號(hào)進(jìn)行比較,再由放大器輸出一個(gè)平均電壓。這一電壓同時(shí)加到設(shè)在試樣和參比支持器中的兩個(gè)獨(dú)立的加熱器上。隨著加熱電壓的改變,加熱器中的加熱電流也隨之改變,消除了TP與TP’之差,此時(shí)試樣和參比物均按預(yù)先設(shè)定好的程序,呈線性升溫或降溫。溫度程序控制器的電信號(hào)同時(shí)
也輸入到記錄儀中,作為DSC曲線的橫坐標(biāo)信號(hào)。平均溫度計(jì)算器輸出的電信號(hào)的大小取決于反映試樣和參比物溫度的電信號(hào),它的功能是計(jì)算和輸出與參比物和試樣平均溫度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào),供與溫度程序電信號(hào)相比較。樣品的電信號(hào)由設(shè)在支持器中的鉑電阻測(cè)得。

差示溫度控制回路的作用是維持兩個(gè)樣品支持器的溫度始終相等,這種保持試樣和參比物的溫度差始終為零的工作原理稱為動(dòng)態(tài)零位平衡原理。

在差示溫度控制回路中,樣品和參比的溫差電信號(hào)經(jīng)變壓器耦合輸入到放大器,并經(jīng)放大后,再由雙管調(diào)制電路依據(jù)參比物溫度和試樣溫度間的溫度差來(lái)改變電流,并調(diào)整差示功率以保持試樣和參比物支持器的溫度差為零,并且將與差示功率成比例的電信號(hào)同時(shí)傳送到記錄儀中記錄下來(lái),便得到DSC曲線,其峰的面積與物質(zhì)轉(zhuǎn)變所吸收或放出的熱量成正比。


2021-05-21 13:50:32 1036 0
差示掃描量熱儀和差熱分析儀有什么區(qū)別?

      DTA(差熱分析儀)只可以做定性或者是半定量分析,但是DSC(差示掃描量熱儀)可以做嚴(yán)格的定量分析,原因在于DTA獲得的是deltaT與溫度T之間的關(guān)系,而DSC獲得的是deltaH與T之間的關(guān)系,因此前者無(wú)法定量分析,但后者可以。

      差示掃描量熱儀和差熱分析儀所測(cè)出來(lái)的曲線趨勢(shì)大致一樣,就是物理意義不同,差示掃描量熱儀測(cè)量的是程序控制溫度條件下,樣品和參比物之間功率差與溫度的關(guān)系,而差熱分析儀測(cè)量的是程序控制溫度條件下,樣品和參比物之間溫度差與溫度或時(shí)間的關(guān)系。從熱學(xué)和熱統(tǒng)的知識(shí)看,他們曲線是一致的。升溫過(guò)程中,樣品開始開始反應(yīng)時(shí)的升溫速率和程序控制的升溫速率是不一致的,是因?yàn)闃悠烽_始開始反應(yīng)時(shí)的升溫速率起初可能跟不上程序控制的升溫速率,導(dǎo)致溫度有一定的滯后。

      差示掃描量熱儀(DSC)將與材料轉(zhuǎn)變相關(guān)聯(lián)的溫度和熱流作為時(shí)間和溫度的函數(shù)進(jìn)行確定。該儀器還提供物理轉(zhuǎn)變(由相變化、熔化、氧化以及其他與熱相關(guān)的變化引起)期間材料吸熱(熱量吸收)和放熱(熱量散發(fā))過(guò)程的定量與定性數(shù)據(jù)。


2020-09-14 16:26:44 609 0
什么是差示掃描量熱法(DSC)?

差示掃描量熱法(DSC)


差示掃描量熱法(DSC)是一種熱分析技術(shù),在該技術(shù)中,在樣本和參比物接受相同的溫度控制程序時(shí),測(cè)量流入樣本和參比物的熱流速率之間的差異作為溫度或時(shí)間的函數(shù)。


例如,在加熱過(guò)程中樣本熔融時(shí),DSC信號(hào)表現(xiàn)出吸熱峰。可以根據(jù)峰值確定熔融的特征溫度和焓。


有兩種不同的DSC測(cè)量方法:


熱流 DSC

由樣品和參比物形成的樣品單元的溫度在特定程序中變化,且測(cè)量樣品和參比物之間的溫差作為溫度的函數(shù)。


功率補(bǔ)償 DSC

測(cè)量每單位時(shí)間內(nèi)施加到樣品和參比物上的熱能差作為溫度的函數(shù),以使它們的溫度相等,同時(shí)由樣品和參比物形成的樣品單元的溫度在特定程序中變化。


DSC的工作方式?


由于最 流行的DSC是熱流DSC,我們將重 點(diǎn)解釋熱流DSC如何工作。將待分析的樣品和參比物置于DSC加熱爐中,并在受控條件下改變加熱爐的溫度。樣本與參比材料之間的溫差與所用溫度成函數(shù)關(guān)系。


樣品和熱穩(wěn)定參比物之間的溫度差表明樣品內(nèi)的狀態(tài)變化。


以上輸出溫度熱圖說(shuō)明了DSC分析運(yùn)行的典型信息,是溫度差(熱流:y軸(mW/mg))與上升的應(yīng)用溫度(x軸)的關(guān)系圖。


基線偏移顯示了玻璃化轉(zhuǎn)變發(fā)生的溫度以及發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變所需的能量。放熱峰的位置和分布情況給出了冷結(jié)晶溫度及其釋放能量的信息,吸熱峰與熔融溫度和通過(guò)該熱轉(zhuǎn)變所需的能量有關(guān)。這些信息可以確認(rèn)聚合物ID、質(zhì)量、結(jié)晶度和純度等,非常適用于檢查原材料質(zhì)量。


熱流DSC由樣品和參比物支架、熱阻、散熱器和加熱器組成。加熱器的熱量通過(guò)散熱器和熱阻提供給樣品和參比物。熱流與散熱器和支架的溫差成正比。與樣品相比,散熱器具有足夠的熱容量。


如果樣品經(jīng)歷了如轉(zhuǎn)變和反應(yīng)等吸熱或放熱現(xiàn)象。這種吸熱或放熱現(xiàn)象會(huì)暫時(shí)使樣品溫度不同于程序溫度。因此,樣品溫度將不同于熱惰性的參比溫度。樣品和參比溫度的差異與經(jīng)歷熱事件所需或釋放的能量成正比。通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)物校準(zhǔn)儀器,可以精確測(cè)量經(jīng)歷熱事件所需的溫度和能量。


DSC提供了哪些熱特性信息?


DSC支持如玻璃化轉(zhuǎn)變、熔化和結(jié)晶等測(cè)量轉(zhuǎn)變。此外,還可以測(cè)量如熱固化和UV固化、熱歷史、比熱容(Cp)和純度分析等化學(xué)反應(yīng)。


最 近,隨著高功能高分子材料的發(fā)展,對(duì)熱特性細(xì)微變化的分析急劇增加。


這里列出了可以用DSC測(cè)量的現(xiàn)象和獲得的信息。


決定材料是否適用給定應(yīng)用的兩個(gè)主要基本材料特性是玻璃化轉(zhuǎn)變和熔融。


玻璃化轉(zhuǎn)變(Tg)表示在一定溫度下,物質(zhì)從玻璃態(tài)(硬)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)(軟),反之亦然。玻璃化轉(zhuǎn)變將出現(xiàn)在含有缺乏有序性的非晶相的材料中??梢酝ㄟ^(guò)工藝或添加添加劑來(lái)控制溫度和材料非晶的程度,這將給予所需的材料機(jī)械特性。確定玻璃化轉(zhuǎn)變?yōu)椴牧系纳a(chǎn)參數(shù)優(yōu)化、質(zhì)量控制和失效分析提供了溫度上下限。


熔點(diǎn)(Tm)表示發(fā)現(xiàn)第 一可檢測(cè)液相的溫度點(diǎn),此時(shí)未遺留固體材料??梢詸z測(cè)結(jié)晶和半結(jié)晶材料的熔點(diǎn),且其熔化焓可用于確定材料的純度和結(jié)晶度。 


如何解釋特定于ASTM方法的DSC結(jié)果


我們選擇了ASTM E794-06(2018)熱分析熔融和結(jié)晶溫度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法作為例子,通過(guò)解釋結(jié)果加以討論。


本試驗(yàn)方法描述了通過(guò)差示掃描量熱法(DSC)和差示熱分析法(DTA)測(cè)定純材料的熔融(和結(jié)晶)溫度。


以下DSC曲線顯示了這種技術(shù)如何區(qū)分不同類型的聚合物。聚合物因類型和組成不同而具有不同的熔融溫度(添加劑的類型或濃度)。以下例子顯示了兩種類型的聚乙烯(高密度和低密度),它們的熔點(diǎn)不同。聚合物的熔融溫度取熔融過(guò)程的峰值。


該測(cè)量結(jié)果可用于確認(rèn)進(jìn)料的原材料標(biāo)識(shí)、檢測(cè)微量雜質(zhì)(如聚乙烯中的聚丙烯)以及最 終產(chǎn)品規(guī)格。它適用于粉末、薄膜或顆粒。


使用DSC的優(yōu)勢(shì)?


DSC可能是四種熱分析技術(shù)中最 流行的一種,溫度范圍較寬使其能夠檢測(cè)到大范圍的轉(zhuǎn)變。測(cè)量材料的轉(zhuǎn)變也很容易,尤其是對(duì)于玻璃化轉(zhuǎn)變很重要的聚合物。 


日立DSC分析儀系列可實(shí)現(xiàn)明顯更好的熱分析


DSC儀器具有世界一 流的靈敏度和基線重現(xiàn)性,能夠提供更精確的試驗(yàn),甚至能夠評(píng)價(jià)最小的熱事件。創(chuàng)新型Real View 相機(jī)系統(tǒng)在測(cè)量過(guò)程中提供實(shí)時(shí)觀察結(jié)果,從而進(jìn)行顏色分析、測(cè)量尺寸變化以及了解非預(yù)期結(jié)果。在測(cè)量過(guò)程中查看樣品圖像也有助于與同事和可能不了解這項(xiàng)技術(shù)的客戶分享結(jié)果。DSC200為常規(guī)應(yīng)用提供了領(lǐng)先的技術(shù),無(wú)任何限制,是各種應(yīng)用場(chǎng)景的理想選擇。DSC600專門設(shè)計(jì)用于滿足最 先進(jìn)的材料開發(fā)和失效分析,這要?dú)w功于其靈敏度和分辨率,尤其是用于應(yīng)用研究領(lǐng)域中。


2023-02-24 15:07:13 903 0
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上海和晟 HS-DSC-101 差示掃描量熱儀


2023-04-11 16:47:50 242 0

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