差示扫描量热法PPT讲稿.ppt
《差示扫描量热法PPT讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《差示扫描量热法PPT讲稿.ppt(67页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、差示扫描量热法第1页,共67页,编辑于2022年,星期六基本原理基本原理vDTADTA存在的两个缺点:存在的两个缺点:1 1)试试样样在在产产生生热热效效应应时时,升升温温速速率率是是非非线线性性的的,从从而而使使校校正正系系数数K K值值变化,难以进行定量;变化,难以进行定量;2 2)试试样样产产生生热热效效应应时时,由由于于与与参参比比物物、环环境境的的温温度度有有较较大大差差异异,三者之间会发生热交换,降低了对热效应测量的灵敏度和精确度。三者之间会发生热交换,降低了对热效应测量的灵敏度和精确度。使使得得差差热热技技术术难难以以进进行行定定量量分分析析,只只能能进进行行定定性性或或半半定定
2、量量的的分分析析工作。工作。第2页,共67页,编辑于2022年,星期六基本原理基本原理v为为了了克克服服差差热热缺缺点点,发发展展了了DSC。该该法法对对试试样样产产生生的的热热效效应应能能及及时时得得到到应应有有的的补补偿偿,使使得得试试样样与与参参比比物物之之间间无无温温差差、无无热热交交换换,试试样样升升温温速速度度始始终终跟跟随随炉炉温温线线性性升升温温,保保证证了了校校正正系系数数值值恒恒定定。测测量量灵灵敏度和精度大有提高。敏度和精度大有提高。第3页,共67页,编辑于2022年,星期六1.功率补偿型功率补偿型DSCDSC测量的测量的基本原理基本原理第4页,共67页,编辑于2022年
3、,星期六功率补偿型功率补偿型DSCDSC仪器的仪器的主要特点主要特点q 1.试试样样和和参参比比物物分分别别具具有有独独立立的的加加热热器器和和传传感感器器见见图图。整整个个仪仪器器由由两两套套控控制制电电路路进进行行监监控控。一一套套控控制制温温度度,使使试试样样和和参参比比物物以以预预定定的速率升温,另一的速率升温,另一套用来补偿二者之间套用来补偿二者之间的温度差。的温度差。q 2.无无论论试试样样产产生生任任何何热热效效应应,试试样样和和参参比比物物都都处处于于动动态态零零位位平平衡衡状状态态,即二者之间的温度差即二者之间的温度差 T等于等于0。这是这是DSC和和DTA技术最本质的区别。
4、技术最本质的区别。第5页,共67页,编辑于2022年,星期六第6页,共67页,编辑于2022年,星期六2.热流型热流型DSC与与DTA仪仪器器十十分分相相似似,是是一一种种定量的定量的DTA仪器。仪器。不不同同之之处处在在于于试试样样与与参参比比物物托托架架下下,置置一一电电热热片片,加加热热器器在在程程序序控控制制下下对对加加热热块块加加热热,其其热热量量通通过过电电热热片片同同时时对对试试样样和和参参比比物加热,使之受热均匀。物加热,使之受热均匀。第7页,共67页,编辑于2022年,星期六纵坐标纵坐标:热流率热流率横坐标:横坐标:温度温度T (或时间或时间t)峰向上表示峰向上表示吸热吸热向
5、下表示向下表示放热放热在在整整个个表表观观上上,除除纵纵坐坐标标轴轴的的单单位位之之外外,DSC曲曲线线看看上上去去非非常常像像DTA曲曲线线。像像在在DTA的的情情形形一一样样,DSC曲曲线线峰包围的面积正比于热焓的变化。峰包围的面积正比于热焓的变化。DSC曲线曲线第8页,共67页,编辑于2022年,星期六 影响影响DSC的因素的因素pDSC的的影影响响因因素素与与DTA基基本本上上相相类类似似,由由于于DSC用用于于定定量量测测试试,因因此此实实验验因因素素的的影影响响显显得得更更重重要要,其其主主要要的的影影响响因因素素大大致致有有以以下下几几方方面:面:1.实验条件:程序实验条件:程序
6、升温速率升温速率,气氛,气氛2.试样特性:试样特性:试样用量试样用量、粒度、粒度、装填情况装填情况、试样的稀释等。、试样的稀释等。第9页,共67页,编辑于2022年,星期六1.实验条件的影响实验条件的影响(1).升温速率升温速率p主主要要影影响响DSC曲曲线线的的峰峰温温和和峰峰形形,一一般般越越大大,峰峰温温越越高高,峰峰形越大和越尖锐。形越大和越尖锐。p实实际际中中,升升温温速速率率的的影影响响是是很很复复杂杂的的,对对温温度度的的影影响响在在很很大大程程度度上与试样的种类和转变的类型密切相关。上与试样的种类和转变的类型密切相关。第10页,共67页,编辑于2022年,星期六如已二酸的固如已
7、二酸的固如已二酸的固如已二酸的固-液相变,其起始温度随着液相变,其起始温度随着液相变,其起始温度随着液相变,其起始温度随着升高而下降的。升高而下降的。升高而下降的。升高而下降的。第11页,共67页,编辑于2022年,星期六在在在在DSCDSC定定定定量量量量测测测测定定定定中中中中,最最最最主主主主要要要要的的的的热热热热力力力力学学学学参参参参数数数数是是是是热热热热焓焓焓焓。一一一一般般般般认认认认为为为为对对对对热焓值热焓值热焓值热焓值的影响是很小的,但是在实际中并不都是这样。的影响是很小的,但是在实际中并不都是这样。的影响是很小的,但是在实际中并不都是这样。的影响是很小的,但是在实际中
8、并不都是这样。第12页,共67页,编辑于2022年,星期六从从从从室室室室温温温温到到到到熔熔熔熔点点点点之之之之间间间间有有有有四四四四个个个个相相相相(I(I(I(I、IIIIIIII、IIIIIIIIIIII、IV)IV)IV)IV)之之之之间间间间的的的的转转转转变变变变过过过过程程程程。随随随随着着着着升温速率升温速率升温速率升温速率的增大,硝酸铵的相转变峰温和热焓值是增高的。的增大,硝酸铵的相转变峰温和热焓值是增高的。的增大,硝酸铵的相转变峰温和热焓值是增高的。的增大,硝酸铵的相转变峰温和热焓值是增高的。第13页,共67页,编辑于2022年,星期六(2).气氛实实验验时时,一一般般
9、对对所所通通气气体体的的氧氧化化还还原原性性和和惰惰性性比比较较注注意意,而而往往往往容容易易忽忽略略对对DSC峰峰温温和和热热焓焓值值的的影影响响。实实际际上上,气气氛氛的的影影响响是比较大的。是比较大的。第14页,共67页,编辑于2022年,星期六如如在在He气气氛氛中中所所测测定定的的起起始始温温度度和和峰峰温温比比较较低低,这这是是由由于于炉炉壁壁和和试试样样盘盘之之间间的的热热阻阻下下降降引引起起的的,因因为为He的的热热导导性性约约是是空空气气的的5倍倍,温度响应比较慢,而在真空中温度响应要快得多。温度响应比较慢,而在真空中温度响应要快得多。第15页,共67页,编辑于2022年,星
10、期六2.试样特性的影响试样特性的影响1)试试样样用用量量:不不宜宜过过多多,多多会会使使试试样样内内部部传传热热慢慢,温温度度梯梯度度大大,导致峰形扩大、分辨力下降。导致峰形扩大、分辨力下降。第16页,共67页,编辑于2022年,星期六2 2)试样粒度)试样粒度p影响比较复杂。影响比较复杂。p通常大颗粒通常大颗粒热阻热阻较大,而使试样的较大,而使试样的熔融温度和熔融热焓熔融温度和熔融热焓偏低。偏低。p但但是是当当结结晶晶的的试试样样研研磨磨成成细细颗颗粒粒时时,往往往往由由于于晶晶体体结结构构的的歪歪曲曲和结晶度的下降也可导致相类似的结果。和结晶度的下降也可导致相类似的结果。p对对干干带带静静
11、电电的的粉粉状状试试样样,由由于于粉粉末末颗颗粒粒间间的的静静电电引引力力使使粉粉状状形形成成聚聚集体集体,也会引起熔融热焓变大。,也会引起熔融热焓变大。第17页,共67页,编辑于2022年,星期六3 3)试样的几何形状)试样的几何形状在在高高聚聚物物的的研研究究中中,发发现现试试样样几几何何形形状状的的影影响响十十分分明明显显。对对于于高高聚聚物物,为为了了获获得得比比较较精精确确的的峰峰温温值值,应应该该增增大大试试样样与与试试样样盘盘的的接接触触面面积积,减减少少试样的厚度并采用慢的升温速率。试样的厚度并采用慢的升温速率。第18页,共67页,编辑于2022年,星期六第19页,共67页,编
12、辑于2022年,星期六DSC曲线峰面积的确定及仪器校正曲线峰面积的确定及仪器校正 不不管管是是DTA还还是是DSC对对试试样样进进行行测测定定的的过过程程中中,试试样样发发生生热热效效应应后后,其其导导热热系系数数、密密度度、比比热热等等性性质质都都会会有有变变化化。使使曲曲线线难难以以回回到到原原来来的的基基线线,形形成成各各种种峰峰形形。如如何何正正确确选选取取不不同同峰峰形形的的峰峰面面积积,对对定定量量分分析析来来说说是十分重要的。是十分重要的。DSC是是动动态态量量热热技技术术,对对DSC仪仪器器重重要要的的校校正正就就是是温温度度校校正正和和量量热热校正校正。为为了了能能够够得得到
13、到精精确确的的数数据据,即即使使对对于于那那些些精精确确度度相相当当高高的的DSC仪仪,也也必必须经常进行温度和量热的校核。须经常进行温度和量热的校核。第20页,共67页,编辑于2022年,星期六1.峰面积的确定峰面积的确定p一般来讲,确定一般来讲,确定DSC峰界限有以下四种方法:峰界限有以下四种方法:(1)若峰前后基线在一直线上,则取基线连线作为峰底线若峰前后基线在一直线上,则取基线连线作为峰底线(a)。(2)当峰前后基线不一致时,取前、后基线延长线与峰前、后沿交点的连当峰前后基线不一致时,取前、后基线延长线与峰前、后沿交点的连线作为峰底线线作为峰底线(b)。第21页,共67页,编辑于202
14、2年,星期六(3)当峰前后基线不一致时,也可以过峰顶作为纵坐标平行线与峰前、当峰前后基线不一致时,也可以过峰顶作为纵坐标平行线与峰前、后基线延长线相交,以此台阶形折线作为峰底线后基线延长线相交,以此台阶形折线作为峰底线(c)。(4)当峰前后基线不一致时,还可以作峰前、后沿最大斜率点切线,当峰前后基线不一致时,还可以作峰前、后沿最大斜率点切线,分别交于前、后基线延长线,连结两交点组成峰底线分别交于前、后基线延长线,连结两交点组成峰底线(d)。此法是。此法是ICTA所推荐的方法。所推荐的方法。第22页,共67页,编辑于2022年,星期六2.温度校正(横坐标校正)温度校正(横坐标校正)pDSC的温度
15、是用高纯物质的熔点或相变温度进行校核的的温度是用高纯物质的熔点或相变温度进行校核的p高纯物质常用高纯铟,另外有高纯物质常用高纯铟,另外有KNO3、Sn、Pb等。等。第23页,共67页,编辑于2022年,星期六1965,ICTA推荐了标定仪器的标准物质第24页,共67页,编辑于2022年,星期六试样坩埚和支持器之间的热阻会使试样坩埚温度落后于试样坩埚支持器热试样坩埚和支持器之间的热阻会使试样坩埚温度落后于试样坩埚支持器热电偶处的温度。这种热滞后可以通过测定高纯物质的电偶处的温度。这种热滞后可以通过测定高纯物质的DSC曲线的办法求曲线的办法求出。高纯物质熔融出。高纯物质熔融DSC峰前沿斜率为:峰前
16、沿斜率为:R0为坩埚与支持器之间的热阻为坩埚与支持器之间的热阻第25页,共67页,编辑于2022年,星期六l试样的试样的DSC峰温为过其峰顶作斜率与高纯金峰温为过其峰顶作斜率与高纯金属熔融峰前沿斜率相同的斜线与峰底线交点属熔融峰前沿斜率相同的斜线与峰底线交点B所对应的温度所对应的温度Te。第26页,共67页,编辑于2022年,星期六3.量热校正(纵坐标的校正)量热校正(纵坐标的校正)u用用已已知知转转变变热热焓焓的的标标准准物物质质(通通常常用用In、Sn、Pb、Zn等金属)测定出仪器常数或校正系数等金属)测定出仪器常数或校正系数K。A:DSC峰面积峰面积cm2H:用来校正的标准物质的转变热焓
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 扫描 量热法 PPT 讲稿
限制150内