2. 差示扫描量热法测定聚合物Tg、Tm、结晶度

差示扫描量热法测定聚合物Tg、Tm、结晶度

一、实验目的

2、了解DSC法测定T g、T m、结晶度的基本原理。

3、熟悉DSC Q20型差示扫描量热仪的操作。

4、掌握DSC法测定聚合物T g、T m、结晶度的实验技术。

二、实验原理

示差扫描量热法（DSC）指在相同的程控温度变化下，用补偿器测量样品与参比物之间的温差保持为零所需热量对温度T的依赖关系。DSC谱图的的纵坐标为单位质量的功率(mW/g)。

示差热分析利用了装置在试样和参比物下面的两组补偿加热丝，当试样在加热过程中由于热反应而出现温度差△T时，通过差热放大和差动热量补偿使流入补偿丝的电流发生变化。

当试样吸热时，补偿使试样一边的电流(Is)立即增大；反之，在试样放热时则是参比物一边的电流增大，直至两边热量平衡，温度△T差消失为止。

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，补偿的功率则反应了对应转变发生的程度，能定量表达。

升温曲线（heating)：

当温度达到玻璃化转变温度时，样品的热容增大，需要吸收更多的热量，基线发生位移，玻璃化转变一般都表现为基线的转折（向吸热方向）；如果样品能够结晶，并且处于过冷的非晶状态，那么在T g以上可以进行结晶，结晶是放热过程，会出现一个放热锋（T c）；进一步升温，晶体熔融（吸热过程），出现吸热峰，对应熔点（T m）；再进一步升温，样品可能发生氧化、交联反应而出现热效应，最后样品也会发生分解，DSC一般不进行熔融以后的测试。

结晶度：

样品测得的熔融热；

样品100%结晶的熔融热（PET为140J/g or 26.9KJ/mol，PP为207J/g or 8.7KJ/mol）

三、实验试剂和仪器

1、主要实验试剂

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）粒料

等规聚丙烯（PP）粒料

2、主要实验仪器

DSC Q20型差示扫描量热仪

1、试样制备

取PET或PP样品5-10mg称重后放入铝坩埚中，用铝坩埚盖盖好，压紧，并用钢针在坩埚上扎一个

洞，防止样品溅出而污染样品室。

2、DSC测试

（1）将样品坩埚放在样品室外侧（里侧为参比坩埚）；

（2）使用DSC Q20差示扫描量热仪进行测试；

（3）打开测试软件，点击“文件”菜单中的“新建”进入编程文件。

3、实验步骤：

基本设置：

首先点击“Summary”，Mode选择“Standard”，test选择“Custom”，在Sample Name后输入待测样品名，在Pan Type选择样品盘的类型(一般选用Tzero Aluminum)，在Sample输入样品重量，点Date File Name后的图标，输入数据保存路径，注意文件名不能是中文及特殊字符，数据必须保存在C盘→TA文件夹→Data文件夹→ZYB→输入文件名（学号-样品名称）→点击“OK”。

温度程序：

①样品名称：PET

点击“Procedure”，在Test中选择“Custom”，点击“Editor”,会出现方法编辑器。点击自己需要的程序段：

初始等待（Equilibrate）→等待温度30℃；

动态（Ramp）→终止温度290℃，升温速率30℃/min（升温段）；

恒温（Isothermal）→恒温温度290℃，恒温时间5min（恒温段）；

动态（Ramp）→终止温度40℃，降温速率30℃/min（降温段）；

其中Equilibrate为初始等待，Ramp为动态的升降温，Isothermal为恒温。根据以上要求编辑程序栏中的步骤，不用的步骤请用红色“×”删除。最后点击“OK”。

点击“Notes”，在Sample中选择“#1-Nitrogen”flow 输入50，最后点击“Apply”。

②样品名称：PP

点击“Procedure”，在Test中选择“Custom”，点击“Editor”,会出现方法编辑器。点击自己需要的程序段：

初始等待（Equilibrate）→等待温度30℃；

动态（Ramp）→终止温度230℃，升温速率30℃/min（升温段）；

恒温（Isothermal）→恒温温度230℃，恒温时间5min（恒温段）；

动态（Ramp）→终止温度40℃，降温速率30℃/min（降温段）；

其中Equilibrate为初始等待，Ramp为动态的升降温，Isothermal为恒温。根据以上要求编辑程序栏中的步骤，不用的步骤请用红色“×”删除。最后点击“OK”。

点击“Notes”，在Sample中选择“#1-Nitrogen”flow 输入50，最后点击“Apply”。

测试开始：

完成以上的所有输入后，将称好的样品装入样品盘中并放入炉内的样平台上（外侧），将三层盖子盖好。点击绿色启动按钮，程序开始运行，DSC主机橙色灯亮起。观察温度Temperature在40℃以内，可以取出坩埚，换其他样品继续重复以上步骤。

五、实验结果与讨论

1、简述差示扫描量热法（DSC）的原理，列举DSC在材料研究中的应用，玻璃化转变温度、结晶温度和熔点如何获得？

2、DSC测试对样品的要求？影响测试结果的因素有哪些？

3、简述升温过程中材料内部所发生的变化

差热扫描量热仪的使用

聚合物的差示扫描量热分析 一、实验目的和要求 掌握差示扫描量热法（DSC）的基本原理及仪器使用方法。 测量聚乙烯的DSC曲线，并求出其Tm、ΔHm和结晶温度。 二、实验内容和原理 DSC简介 DSC是在程序控制温度下测量输入到物质（试样）和参比物的能量差与温度（或时间）关系的一种技术。根据测量的方法又可分为两种基本类型：功率补偿型和热流型，两者分别测量输入试样和参比物的功率差及试样和参比物的温度差。 功率补偿型DSC的原理 功率补偿型DSC的主要特点是试样和参比物分别具有独立的加热器和传感器。整个仪器由两个控制系统进行监控，其中一个是控制温度，使试样和参比物以预定的程序升温或降温；另一个用于补偿试样和参比物间的温差。这个温差是由试样的吸热或放热效应产生的。从补偿功率可以直接求得热流率DSC在聚合物中的应用 DSC在聚合物中领域有广泛的应用：①物性（如玻璃化转变温度、熔融温度、结晶温度、结晶度、比热容等）测定；②材料测定；③混合物组成的含量测定；④吸附、吸收和解吸过程研究；⑤反应性研究（聚合、交联、氧化、分解，反应温度或温区等）；⑥动力学研究。 图1为聚合物的典型DSC模式曲线，从中可以得到聚合物的各种物性参数。 图1 聚合物的典型DSC模式曲线 1) 固-固一级转变，2) 偏移的基线，3) 熔融转变，4) 降解或气化， 5) 玻璃化转变，6) 结晶，7)固化，交联，氧化等 结晶度XC的计算 式中ΔHm为试样的熔融热，ΔH*为完全结晶聚合物的熔融热。

三、主要仪器设备 仪器 ①差动热分析仪，如图2所示； ②电子天平。 试样 ①样品：聚乙烯； ②参比：α-Al2O3。 图2. 实验用差动热分析仪实物图 四、操作方法和实验步骤 开机预热30min。 转动手柄将电炉的炉体升到顶部，然后将炉体向前方转出。 准确称量5~6mg PE样品于坩埚中，放在样品支架的右侧托盘上，α-Al2O3参比坩埚放在左侧的托盘上。 小心地合上炉体，转动手柄将电炉的炉体降回到底部。 将“差动/差热”开关置于“差动”的位置，量程开关置于±100μV的位置。设定升温范围为0~300℃，升温时间为30min，并在软件中设定相关参数。 打开加热开关，开始升温，同时软件开始采集曲线。 测量结束后，停止采集，保存曲线。 停止升温，关闭加热开关。 关闭软件，关闭各仪器开关。 注意事项 样品应装填紧密、平整，如在动态气氛中测试，还需加盖铝片。 升温程序的第二段设为300~-121℃，-121为停止指令，即温度达到300℃后停止加热。 “斜率”旋钮用于调整基线水平，已由老师调整好，不再自行调整。 五、实验数据记录和处理

2. 差示扫描量热法测定聚合物Tg、Tm、结晶度

差示扫描量热法测定聚合物Tg、Tm、结晶度 一、实验目的 2、了解DSC法测定T g、T m、结晶度的基本原理。 3、熟悉DSC Q20型差示扫描量热仪的操作。 4、掌握DSC法测定聚合物T g、T m、结晶度的实验技术。 二、实验原理 示差扫描量热法（DSC）指在相同的程控温度变化下，用补偿器测量样品与参比物之间的温差保持为零所需热量对温度T的依赖关系。DSC谱图的的纵坐标为单位质量的功率(mW/g)。 示差热分析利用了装置在试样和参比物下面的两组补偿加热丝，当试样在加热过程中由于热反应而出现温度差△T时，通过差热放大和差动热量补偿使流入补偿丝的电流发生变化。 当试样吸热时，补偿使试样一边的电流(Is)立即增大；反之，在试样放热时则是参比物一边的电流增大，直至两边热量平衡，温度△T差消失为止。 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，补偿的功率则反应了对应转变发生的程度，能定量表达。 升温曲线（heating)： 当温度达到玻璃化转变温度时，样品的热容增大，需要吸收更多的热量，基线发生位移，玻璃化转变一般都表现为基线的转折（向吸热方向）；如果样品能够结晶，并且处于过冷的非晶状态，那么在T g以上可以进行结晶，结晶是放热过程，会出现一个放热锋（T c）；进一步升温，晶体熔融（吸热过程），出现吸热峰，对应熔点（T m）；再进一步升温，样品可能发生氧化、交联反应而出现热效应，最后样品也会发生分解，DSC一般不进行熔融以后的测试。 结晶度： 样品测得的熔融热； 样品100%结晶的熔融热（PET为140J/g or 26.9KJ/mol，PP为207J/g or 8.7KJ/mol） 三、实验试剂和仪器 1、主要实验试剂 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）粒料 等规聚丙烯（PP）粒料 2、主要实验仪器 DSC Q20型差示扫描量热仪

15.-实验二-差示扫描量热法(DSC)

实验二差示扫描量热法(DSC) 在等速升温（降温）的条件下，测量试样与参比物之间的温度差随温度变化的技术称为差热分析，简称DTA（Differential Thermal Analysis）。试样在升（降）温过程中，发生吸热或放热，在差热曲线上就会出现吸热或放热峰。试样发生力学状态变化时（如玻璃化转变），虽无吸热或放热，但比热有突变，在差热曲线上是基线的突然变动。试样对热敏感的变化能反映在差热曲线上。发生的热效大致可归纳为： （1）发生吸热反应。结晶熔化、蒸发、升华、化学吸附、脱结晶水、二次相变（如高聚物的玻璃化转变）、气态还原等。 （2）发生放热反应。气体吸附、氧化降解、气态氧化（燃烧）、爆炸、再结晶等。（3）发生放热或吸热反应。结晶形态转变、化学分解、氧化还原反应、固态反应等。 用DTA方法分析上述这些反应，不反映物质的重量是否变化，也不论是物理变化还是化学变化，它只能反映出在某个温度下物质发生了反应，具体确定反应的实质还得要用其他方法（如光谱、质谱和X光衍射等）。 由于DTA测量的是样品和基准物的温度差，试样在转变时热传导的变化是未知的，温差与热量变化比例也是未知的，其热量变化的定量性能不好。在DTA基础上增加一个补偿加热器而成的另一种技术是差示扫描量热法。简称DSC（Differential Scanning Calorimetry）。因此DSC直接反映试样在转变时的热量变化，便于定量测定。 DTA、DSC广泛应用于： （1）研究聚合物相转变，测定结晶温度T c 、熔点T m 、结晶度X D 。结晶动力学参数。 （2）测定玻璃化转变温度T g 。 （3）研究聚合、固化、交联、氧化、分解等反应，测定反应热、反应动力学参数。 一、目的要求： 1．了解DTA、DSC的原理。 2．掌握用DSC测定聚合物的T g 、T c 、T m 、X D 。 二、基本原理： 1．DTA 图（11-1）是DTA的示意图。通常由温度程序控制、气氛控制、变换放大、显示记录等部分所组成。比较先进的仪器还有数据处理部分。温度程序控制是使试样在要求的温度范围内进行温度控制，如升温、降温、恒温等，它包括炉子（加热器、制冷器等）、

差示扫描量热法 实验报告

差示扫描量热法实验报告 差示扫描量热法实验报告 一、引言 差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，DSC）是一种常用的热分 析技术，可以用于研究物质的热性质和热反应。本实验旨在通过差示扫描量热 仪对某种聚合物的热性质进行分析，探究其热分解反应的特征和动力学参数。二、实验原理 DSC实验基于样品与参比物之间的温度差异来测量样品的热量变化。在实验中，样品和参比物同时加热，通过测量两者之间的温度差和热流变化，可以得到样 品的热容变化曲线。当样品发生热反应时，其热容发生变化，从而产生峰状的 热流曲线。通过分析这些峰的形状、面积和位置，可以获得样品的热性质和热 反应特征。 三、实验步骤 1. 将待测样品和参比物分别放置在DSC仪器的样品盒和参比盒中。 2. 设置实验参数，如加热速率、扫描范围和环境气氛。 3. 开始实验，启动DSC仪器，开始加热过程。 4. 记录样品和参比物的温度和热流数据。 5. 分析实验数据，绘制热流曲线和热容变化曲线。 6. 根据峰的形状、面积和位置，分析样品的热性质和热反应特征。 四、实验结果与讨论 通过实验测量和数据分析，我们得到了样品的热流曲线和热容变化曲线。根据 热流曲线，我们可以观察到样品在一定温度范围内的热反应峰。通过分析这些

峰的形状和面积，可以确定样品的热分解温度和热分解反应的性质。同时，热容变化曲线可以反映样品的热容变化规律，进一步了解样品的热性质。 根据实验结果，我们可以得出以下结论： 1. 样品在温度范围X至Y之间发生了热分解反应，热分解峰的最高温度为T。 2. 样品的热分解反应是一个放热反应，释放的热量为Q。 3. 样品的热分解反应速率较快，表明反应动力学较高。 五、结论 本实验通过差示扫描量热法对某种聚合物的热性质进行了分析。通过分析实验数据，我们得到了样品的热流曲线和热容变化曲线，并根据峰的形状、面积和位置，确定了样品的热分解温度和热分解反应的性质。实验结果表明，该聚合物在一定温度范围内发生了放热的热分解反应，并且反应速率较快。这些结果对于进一步研究该聚合物的热性质和应用具有重要意义。 六、实验总结 差示扫描量热法是一种常用的热分析技术，可以用于研究物质的热性质和热反应。通过本实验，我们了解了DSC实验的基本原理和操作步骤，并成功地对某种聚合物的热性质进行了分析。实验结果对于进一步研究该聚合物的热性质和应用具有重要意义。在今后的实验中，我们还可以通过调整实验参数和改变样品类型，进一步探究其他物质的热性质和热反应特征。

常用热分析技术：差示扫描量热法(DSC)、差热分析(DTA)、热重分析(TAG)

常用热分析技术：差示扫描量热法（DSC）、差热分析（DTA）、热重分析（TAG） 物质的物理状态和化学状态发生变化（如升华、氧化、聚合、固化、硫化、脱水、结晶、熔融、晶格改变或发生化学反应）时，往往伴随着热力学性质（如热焓、比热、导热系数等）的变化，故可通过测定其热力学性能的变化，来了解物质物理或化学变化的过程。 主要方法有： ?差热分析-DTA； ?差示扫描量热法-DSC； ?热重分析-TGA。 ?

1. TG的基本原理 TG：可调速的加热或冷却环境中，以被测物重量作为时间或温度的函数进行记录的方法。 DTG：微商热重曲线，热重曲线对时间或温度的一阶微商的方法获得的曲线。 2. 分析方法：升温法和恒温法 升温法：样品在真空或其他任何气体中进行等速加温，样品将温度的升高发生物理变化和化学变化使原样品失重—动态法。 原理：在某特定的温度下，会发生重量的突变，以确定样品的特性。 恒温法：在恒温下，记录样品的重量变化作为时间的函数的方法。 3. 影响TGA数据的因素 （1）气体的浮力和对流 浮力的影响：样品周围的气体因温度的升高而膨胀，比重减小，则样品的TGA值增加。 对流的影响：对流的产生使得测量出现起伏。 （2）挥发物的再凝聚 凝聚物的影响：物质分解产生的挥发物质可能凝聚在与称重皿相连而又较冷的部位上，影响失重的测定结果。 （3）样品与称量皿的反应

反应的影响：某些物质在高温下会与称量皿发生化学反应而影响测定结果。 （4）升温速率的影响 升温速率的影响：升温速率太快，TGA曲线会向高温移动；速度太慢，实验效率降低。 （5）样品用量和粒度 用量和粒度影响：样品用量大，挥发物不易逸出，影响曲线比那话的清晰度；样品细，反应会提前影响曲线低温移动。 （6）环境气氛 环境气氛对热失重曲线的影响 4. 热重分析的应用 热重分析主要研究在空气或惰性气氛材料的热稳定性、热分解作用和氧化分解等物理化学变化；也广泛用于涉及质量变化的所有物理过程。 根据热失重曲线可获得材料热分解过程的活化能和反应级数： k = dm/dt= A·mn·e-E/RT； ln(dm/dt) = lnA + nlnm- E/RT； 获得n和E的方法： a. 示差法； b. 不同升温速率法； ln(d m/d t) = lnA + n ln m- E/RT；

聚合物的差示描量热分析

聚合物的差示扫描量热分析 聚合物的差示扫描量热分析 差热分析（Differential Thermal Analysis—DTA）法是一种重要的热分析方法，是指在程序控温下，测量物质和参比物的温度差与温度或者时间的关系的一种测试技术。该法广泛应用于测定物质在热反应时的特征温度及吸收或放出的热量，包括物质相变、分解、化合、凝固、脱水、蒸发等物理或化学反应。广泛应用于无机、有机、特别是高分子聚合物、玻璃钢等领域。差热分析操作简单，但在实际工作中往往发现同一试样在不同仪器上测量，或不同的人在同一仪器上测量，所得到的差热曲线结果有差异。峰的最高温度、形状、面积和峰值大小都会发生一定变化。其主要原因是因为热量与许多因素有关，传热情况比较复杂所造成的。虽然过去许多人在利用DTA进行量热定量研究方面做过许多努力，但均需借助复杂的热传导模型进行繁杂的计算，而且由于引入的假设条件往往与实际存在差别而使得精度不高，差示扫描热法(简称DSC)就是为克服DTA在定量测量方面的不足而发展起来的一种新技术。20世纪60年代，差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，DSC）被提出，其特点是使用温度范围比较宽，分辨能力和灵敏度高，根据测量方法的不同，可分为功率补偿型DSC和热流型DSC，主要用于定量测量各种热力学参数和动力学参数。 差示扫描量热法是在程序升温的条件下，测量试样与参比物之间的能量差随温度变化的一种分析方法。差示扫描量热法有补偿式和热流式两种。在差示扫描量热中，为使试样和参比物的温差保持为零在单位时间所必需施加的热量与温度的关系曲线为DSC曲线。曲线的纵轴为单位时间所加热量，横轴为温度或时间。曲线的面积正比于热焓的变化。DSC与DTA原理相同，但性能优于DTA，测定热量比DTA准确，而且分辨率和重现性也比DTA好。由于具有以上优点，DSC在聚合物领域获得了广泛应用，大部分DAT应用领域都可以采用DSC进行测量，灵敏度和精确度更高，试样用量更少。由于其在定量上的方便更适于测量结晶度、结晶动力学以及聚合、固化、交联氧化、分解等反应的反应热及研究其反应动力学。 一、实验目的和要求 1)掌握差示扫描量热法（DSC）的基本原理及仪器使用方法。 2)测量聚乙烯的DSC曲线，并求出其Tm、ΔHm和Xc 。 二、实验内容和原理 DSC简介 DSC是在程序控制温度下测量输入到物质（试样）和参比物的能量差与温度（或时间）关系的一种技术。根据测量的方法又可分为两种基本类型：功率补偿型和热流型，两者分别测量输入试样和参比物的功率差及试样和参比物的温度差。 DSC相对DTA的优势 差热分析（DTA）的缺点 1)精确度不高，只能得到近似值； 2)需要使用较多的试样，在发生热效应时试样温度与程序温度间有明显的偏差；

结晶度测试方法及研究意义

高分子结晶度的分析方法研究进展 ……专业聂荣健学号：……指导老师：…… 摘要：综述聚合物结晶度的测定方法，包括：差示扫描量热法；广角X衍射法；密度法；红外光谱法；反气相色谱法等，并对不同方法测定结晶度进行分析比较 , 同时对结晶度现代分析技术的发展作出展望。 关键词：结晶度；测试方法；分析比较

引言 高分子材料是以聚合物为主体的多组分复杂体系 , 由于具有很好的弹性、塑性及一定的强度，因此有多种加工形式及稳定的使用性能。由于聚合物自身结构的千变万化 , 带来了性能上的千差万别，正是这一特点 , 使得高分子材料应用十分广泛，已成为当今相当重要的一类新型材料[1]。 结晶度是表征聚合物性质的重要参数，聚合物的一些物理性能和机械性能与其有着密切的关系。结晶度愈大，尺寸稳定性愈好，其强度、硬度、刚度愈高；同时耐热性和耐化学性也愈好，但与链运动有关的性能如弹性、断裂伸长、抗冲击强度、溶胀度等降低。因而高分子材料结晶度的准确测定和描述对认识这种材料是很关键的。所以有必要对各种测试结晶度的方法做一总结和对比[2]。 1.结晶度定义 结晶度是高聚物中晶区部分所占的质量分数或体积分数 . ( )%100*W Wc Xc = 式中 : W ———高聚物样品的总质量 ; W c ———高聚物样品结晶部分的质量 结晶度的概念虽然沿用了很久，但是由于高聚物的晶区与非晶区的界限不明确，有时会有很大出入。下表给出了用不同方法测得的结晶度数据，可以看到，不同方法得到的数据的差别超过测量的误差。因此，指出某种聚合物的结晶度时，通常必须具体说明测量方法。 表1.1用不同方法测得的结晶度比较 密度法 60 20 20 77 55 X 射线衍射法 80 29 2 78 57 红外光谱法 -- 61 59 76 53 水解法 93 -- -- -- -- 甲酰化法 87 -- -- -- -- 氘交换法 56 -- -- -- --

聚合物的热谱分析—差示扫描量热法

《—高分子物理—》实验指导书 ×××编写 适用专业： 厦门理工学院_____院（系） 年月

实验指导书前言内容要求 前言 本课程的基本内容介绍，通过学习学生需要掌握的基本知识。 为了使学生更好地理解和深刻地把握这些知识，并在此基础上，训练和培养哪些方面的技能，设置的具体实验项目，其中哪几项实验为综合性、设计性实验。 各项实验主要了解、掌握的具体知识，训练及培养的技能。 本指导书的特点。 对不同专业选修情况说明。

具体项目指导书格式与基本内容要求 实验__：聚合物的热谱分析—差示扫描量热法 实验学时： 实验类型：（演示、验证、综合、设计研究） 实验要求：（必修、选修） 一、实验目的 1.了解差示扫描量热法的原理，通过差示扫描量仪测定聚合物的加热及冷却谱图。 2.掌握应用DSC 测定聚合物的T g、T c、T m、?H及结晶度的方法。 二、实验内容 差示扫描量热法（differential scanning calorimetry,DSC），一种热分析法。在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的功率差（如以热的形式）与温度的关系。差示扫描量热仪记录到的曲线称DSC曲线，它以样品吸热或放热的速率，即热流率dH/dt（单位毫焦/秒）为纵坐标，以温度T或时间t为横坐标，可以测定多种热力学和动力学参数，例如比热容、反应热、转变热、相图、反应速率、结晶速率、高聚物结晶度、样品纯度等。本实验通过DSC对材料进行热分析，得到先关的热性能参数，进而分析材料的热行为如结晶与熔融等。 三、实验原理、方法和手段 聚合物在发生力学状态变化时，伴随比热容及热焓的变化，这些变化都可以在DSC热谱曲线得到反映，因而DSC 用于研究聚合物的玻璃化转变、相转变、结晶温度、可以研究聚合、固化、交联、氧化、分解等反应以及测定反应温度和反应热。通过对高聚物分子热运动规律的理解，了解高聚物的力学状态及其转变温度以及影响因素，有助于掌提高聚物结构与性能的内在联系，对合理选用材料、确定加工工艺条件和设计材料等都十分重要。

差示扫描量热仪(DSC)的校准-文档资料

差示扫描量热仪(DSC)的校准 一、前言 差示扫描量热法，简称DSC（Diffevential Scaning Calovimltry），是在程序升、降温控制下，测量试样与参比物（一般选空盘）之间的单位时间能量差（或功率差）随温度或时间变化的一种技术方法。它常用于测量聚合物的熔融热、结晶度、玻璃化转变温度Tg ，测量聚合物反应热、反应动力学等参数。DSC已成为高分子行业不可缺少的重要检测手段之一。 差示扫描量热仪属于很灵敏的热分析仪器，因此，定期对差示扫描量热仪进行校准是十分必要的。依据JJG936-2012«示差扫描热量计检定规程»，选用热分析标准物质，通过校准差示扫描量热仪的程序升温重复性、程序升温速率偏差、周期升降温重复性、分辨率、温度偏差、热量重复性、热量偏差，对本实验室差示扫描量热仪的计量性能进行评价。 二、校准依据 以JJG936-2012«示差扫描热量计检定规程»作为评价依据。 三、校准部分 1.仪器、热分析标准物质及校准环境 TA公司QC20型差示扫描量热仪。标准物质（In）,证书编号：GBW(E)130182，熔点为156.75℃，熔融热为28.53J/g；标

准物质（Pb），证书编号：GBW(E)130184，熔点为327.77℃，熔融热为23.07J/g；标准物质（KNO3），证书编号：GBW(E)130186，熔点为130.45℃。校准环境温度：19℃，相对湿度：42%RH，仪器附近无气流及热源，不受阳光直接照射。 2.程序升温重复性、程序升温速率偏差的校准 取两个带盖的空铝皿，放置于DSC仪器样品座上。设置氮气体积流量为50ml/min，从40℃到500℃进行程序升温，升温速率为10℃/min。从80℃开始，用秒表计时，每分钟记录一次仪器实时温度值，共记录11次温度值。待仪器降温后，重复从80℃开始，每分钟记录一次仪器实时温度值，共记录11次温度值，共2遍。按以下公式计算相应时间的最大相对极差△T。 ×100% 式中，代表最大相对极差，即表示程序升温的重复性；Tmax 与Tmin分别为相应时间的最高和最低温度；表示相应时间的平均温度。 仍用前述的两个带盖的空铝皿，放置于DSC仪器样品座上。设置氮气体积流量为50ml/min，从40℃到500℃进行程序升温，分别选择2、5、20℃/min三种升温速率，从80℃开始，分别记录各个升温速率下10min时仪器的实时温度值。按以下公式计算仪器的程序升温速率偏差。 式中，表示升温速率偏差；T0表示开始用秒表计时时的温度；T10表示10min时的温度；v表示所选择的升温速率。

Tg测量方法-DSC

Tg测量方法-DSC 1．DSC - Differential Scanning Calorimetry差示扫描量热法 2．DSC通过测量比热容的变化来表征Tg 利用DSC测量玻璃化转变温度 •Tg是一个吸热阶段，材料需要吸收热能向橡胶态去转变。这个转变可以用通过DSC进行表征，依据ASTM E1356，“Standard Test Method for Assignment of the Glass Transition Temperature by Differential Scanning Calorimetry”。样品制备和检测采用同测量固化动力学相同的办法，除了这里测量的样本是已经固化了的。样本可以在DSC之外固化，使用固定 的固化曲线（如烘箱固化、隧道炉、加热管等等），或者可以在DSC内固化，使用预设的动力学或者等温扫描。 •Tg横跨一个温度范围而不是发生在一个特定的温度点的原因，是聚合物链段需要时间去提高因为受到热能而产生的可移动性。只有很少的热能 时，部分更加柔性链段及侧链可以开始有一点移动能力。这些小范围的 移动使得空间自由度上有了提升，导致某些更大的或者更坚硬的部分在 受到更高能量作用时，也可以进行移动。 •因此，即便是在一个持续的温度下，向橡胶态转变需要时间进行。但是，一个材料的Tg是通过在某个温升过程中进行测量，温升速率将会很大程度上决定Tg的位置点。缓慢点的升温速率使得聚合物链有更多的时间在受到热能时进行排列，从而导致测量的Tg更低。 •另一方面，快速的扫描会导致温度升高的速度比链段对受热响应的速度快很多，得出的Tg响应区域会推迟到更高的温度。因此，核对Tg注明 的测试条件是非常必须的。升温速率为10℃/min和20℃/min是工业中 常见两种测试条件。20℃/min使用得更多一些，因为这样可以将测量时间减半。但是，它会出现更高的Tg值。

dsc测定结晶度的原理 -回复

dsc测定结晶度的原理-回复 "DSC测定结晶度的原理" DSC（差示扫描量热法）是一种常用的热分析技术，用于研究材料的热性质。DSC可以用来测定材料的结晶度，也被广泛应用于材料科学和工程领域。本文将详细介绍DSC测定结晶度的原理，并分步回答中括号中的问题。 1. DSC测定结晶度的原理 DSC测定结晶度的原理基于材料的热性质变化。当材料经历结晶过程时，其热性质会发生明显的变化，如熔点、热容、热导率等。DSC测量就是通过对样品在不断升温或降温的过程中对其热性质变化进行监测，从而确定其结晶度。 2. DSC测定结晶度的步骤 2.1 样品制备 首先，需要制备符合实验要求的样品。对于有机聚合物或无机晶体材料，常用的制备方法包括溶液蒸发结晶、熔融结晶、溶剂热处理等。样品的形状和大小应符合实验装置要求，以确保准确的测量结果。

2.2 实验装置设置 DSC实验装置由一个样品容器和参比容器组成。样品容器中放置待测样品，参比容器中放置参比物质，如铁或铂等材料。两个容器在同一温度条件下进行测量，以消除温度的影响。 2.3 实验条件设置 在进行DSC测量前，需要设置合适的实验条件，包括升温/降温速率、测量温度范围等。这些设置应根据样品的特性和实验目的来确定。 2.4 DSC测量 在DSC测量过程中，样品容器和参比容器同时升温或降温。当样品发生结晶时，其热性质会发生变化，从而引起样品和参比容器的温差。这个温差被称为峰温差（ΔT），可以被DSC仪器检测到并记录下来。 3. DSC测定结晶度的分析 3.1 峰值分析 DSC仪器会输出一个温度-时间曲线，其中峰温差会以峰值的形式显示出来。首先，需要确定峰温差的位置，并记录其温度（Tm）和峰面积（ΔHm）。峰面积是由样品结晶释放的热量对参比容器释放的热量的积分计算得出的。

非晶聚合物的结晶度的测定方法

非晶聚合物的结晶度的测定方法 1.引言 1.1 概述 概述部分的内容可以简要介绍非晶聚合物的概念和相关背景，以引起读者的兴趣和理解。下面是一个示例： 概述 非晶聚合物是一类具有无序结构的高分子材料，其分子内部缺乏明确的长程有序结构。相比之下，晶体聚合物具有规则的排列方式，并呈现出明显的结晶性质。非晶聚合物的无序性使其具有独特的物理和化学性质，广泛应用于材料科学、生物医学和能源领域。 非晶聚合物的结晶度在一定程度上反映了材料内部的有序度，是评估其结构特征和性能的重要指标。准确测定非晶聚合物的结晶度对于深入理解其性质和开发新型材料具有重要意义。然而，由于非晶聚合物的无序结构和动态性质，结晶度的测定相对复杂且具有一定的挑战性。 本文将系统地介绍非晶聚合物结晶度的测定方法，并探讨其优缺点以及适用范围。这些方法包括X射线衍射、热分析技术、核磁共振等。通过深入分析和比较不同的测定方法，读者将能够更好地理解非晶聚合物结晶度的测定原理和应用场景。

接下来的章节将详细介绍结晶度的定义和意义，以及结晶度测定方法的具体原理和步骤。最后，我们将对该领域的研究进行总结，并展望未来的发展方向。通过本文的阅读，读者将能够全面了解非晶聚合物结晶度测定的现状和挑战，为相关领域的研究和应用提供参考和指导。 1.2 文章结构 本文将按照以下内容进行阐述非晶聚合物结晶度的测定方法： 2.1 结晶度的定义和意义 在本部分，我们将介绍非晶聚合物结晶度的概念和其在材料科学及工程中的重要性。首先，我们将解释什么是结晶度，并讨论不同结晶度水平对材料特性的影响。随后，我们将探讨非晶聚合物的结晶度与其物理、化学性质之间的关系。 2.2 结晶度的测定方法 在本部分，我们将详细介绍不同的非晶聚合物结晶度测定方法。首先，我们将介绍最常用的热分析技术，如差热分析（DSC）和热重分析（TGA）。我们将阐述这些技术的基本原理和测定结晶度的实施步骤。其次，我们将讨论X射线衍射技术在非晶聚合物结晶度测定中的应用。我们将介绍X射线衍射技术的原理，并探讨如何通过分析X射线衍射图谱来获取非晶聚合物的结晶度信息。此外，我们还将介绍其他相应的表征技术，如红外光谱

TG,DSC,TEM

一．热分析 TG 热重分析（Thermogravimetric Analysis，TG或TGA），是指在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术，用来研究材料的热稳定性和组份。TGA在研发和质量控制方面都是比较常用的检测手段。热重分析在实际的材料分析中经常与其他分析方法连用，进行综合热分析，全面准确分析材料。 基本原理是: 样品重量变化所引起的天平位移量转化成电磁量，这个微小的电量经过放大器放大后，送入记录仪记录；而电量的大小正比于样品的重量变化量。当被测物质在加热过程中有升华、汽化、分解出气体或失去结晶水时，被测的物质质量就会 发生变化。这时热重曲线就不是直线而是有所下降。通过分析热重曲线，就可以知道被测物质在多少度时产生变化，并且根据失重量，可以计算失去了多少物质。许多物质在加热过程中会在某温度发生分解、脱水、氧化、还原和升华等物理化学变化而出现质量变化，发生质量变化的温度及质量变化百分数随着物质的结构及组成而异，因而可以利用物质的热重曲线来研究物质的热变化过程，如试样的组成、热稳定性、热分解温度、热分解产物和热分解动力学等。 热重分析通常可分为两类：静态法又称等温热重法，是在恒温下测定物质质量变化与温度的关系，通常把试样在各给定温度加热至恒重。该法比较准确，常用来研究固相物质热分解的反应速度和测定反应速度常数。 动态法又称非等温热重法，是在程序升温下测定物质质量变化与温度的关系，采用连续升温连续称重的方式。该法简便，易于与其他热分析法组合在一起，实际中采用较多。 【微商热重分析（DTG）：TG曲线对温度（或时间）的一阶导数。以物质的质量变化速率（dm/dt）对温度T（或时间t）作图，即得DTG曲线。】 { 变位法—重量与倾斜角度成正比。零位法—重量与到达零位所需的磁力成正比。}——半定量 基本仪器：⒈试样支持器；⒉炉子；⒊测温热电偶；⒋传感器；⒌平衡锤；⒍阻尼和天平复位器；⒎热天平【天平、炉子、程序控温系统、记录系统等几个部分】；⒏阻尼信号 DTA、DSC、TG等各种单功能的热分析仪若相互组装在一起，就可以变成多功能的综合热分析仪，如DTA－TG、DSC－TG、DTA－TMA（热机械分析）、DTA－TG－DTG（微商热重分析）组合在一起。 实验操作： 1. 试样准备 试样的用量与粒度对热重曲线有较大的影响。因为试样的吸热或放热反应会引起试样温度发生偏差，试样用量越大，偏差越大。试样用量大，逸出气体的扩散受到阻碍，热传递也受到影响，使热分解过程中TG曲线上的平台不明显。因此，在热重分析中，试样用量应在仪器灵敏度范围内尽量小。 试样的粒度同样对热传递气体扩散有较大影响。粒度不同会使气体产物的扩散过程有较大变化，这种变化会导致反应速率和TG曲线形状的改变，如粒度小，反应速率加快，TG曲线上反应区间变窄。粒度太大总是得不到好的TG 曲线的。 总之，试样用量与粒度对热重曲线有着类似的影响，实验时应选择适当。一般粉末试样应过200－300目筛，用量在1g左右为宜。 2. 热重分析的样品测试步骤 ①将样品铂金坩埚用毛刷刷净，挂于天平挂丝上，精确称量其重量，记录其重量（注意勿使小坩埚及挂丝与炉壁相碰）。 ②取下铂金坩埚盛入一定量的试样于铂金坩埚内（约0.5~1g），挂于吊丝上，再精确称其重量，算出其样品重量。 ③盖好挡热板，注意勿与吊丝相碰，接通加热电源，调压使升温速度约为10℃/分匀速升温。 ④温度指示仪表指于50℃时开始称量重量，此后每隔50℃左右称量一次，但在发生重量改变剧烈的温度区间应缩小称量温度间隔10℃称量一次。 ⑤升温至750℃时，实验结束，关闭天平，关闭各仪器开关，切断电源。 影响热重法测定结果的因素：

聚合物的差热分析及应用实验报告

实验六聚合物的差热分析及应用 差热分析是在温度程序控制下测量试样与参比物之间的温度差随温度变化的一种技 术，简称 DTA （ Differential Thermal Analysis ）,是热分析法的一种。在 DTA 基础上发展起 来的另一种技术是差示扫描量热法。差示扫描量热法是在温度程序控制下测量试祥相对于参 比物的热 流速度随温度变化的一种技术，简称 DSC （ Differential Scanning Calorimetry ）。试 样在受热或冷却过程中，由于发生物理变化或化学变化而产生热效应，这些热效应均可用 DTA 、DSC 进行检测。 DTA 、DSC 在高分子科学领域方应用十分广泛。比如在研究聚合物的相转变；测定结 晶温度T c 、熔点T m 、结晶度X D 、等温结晶动力学参数；测定玻璃化转变温度 T g ;研究聚 合、固化、交联、氧化、分解等反应；测定反应温度或反应温区、反应热、反应动力学参数 等方面均 发挥重要作用。 一、 实验目的与要求 1、 掌握DTA 、DSC 的基本原理。 2、 学会用DTA 、DSC 的测定聚合物的T g 、口、T m 、X 。。 二、 实验原理 1、差热分析（DTA ） 差热分析是对少量试样的热效应所进行的仪器分析技术（图 6 - 1 DTA 示意图）。 图6-1 DTA 示意图 S —试样；R —参比物；E —电炉； 1—温度程序控制器；2—气氛控制；3—差热放大器；4—记录仪 r （K ） 图6-2 DTA 曲线 当试样与参比物（在所研究的温度范围内不发生热效应的物质， 常用的有石英粉、硅油、 a-氧化铝等）分别放在两个坩埚内，再将两个坩埚放在同一金属板的两个托盘上， 然后将 它们置于加热炉中，加热炉按程序控制等速升温（或降温） ，在此变温过程中，试样如果没 有热效应，则与参比物之间的温差 △ T= 0 ;若在某一温度范围内，试样发生变化时，则放出 或吸收能量，这种热效应将使试样温度改变，而此时参比物并无温度变化，即导致温差 △ T 发生。如用热电偶测量并放大热电势信号、记录，可得图 6-2所示DTA 峰形曲线。在 DTA 热 热

dsc法测定聚合物结晶动力学的例子

dsc法测定聚合物结晶动力学的例子 一、引言 聚合物的结晶动力学研究是材料科学领域中的重要课题之一。通过测定聚合物的结晶动力学参数，可以了解聚合物的结晶速率、结晶度、晶体形态等相关信息，为聚合物材料的制备和应用提供重要的参考。 本文将以DSC（差示扫描量热法）测定聚合物结晶动力学为例，介绍一些常见的聚合物结晶动力学研究案例。 二、聚合物结晶动力学的测定原理 DSC是一种常用的热分析技术，通过测量样品在加热或冷却过程中与参比样品之间的热交换来研究材料的热性质。在聚合物结晶动力学研究中，DSC可以用来测定聚合物的熔化温度、结晶温度、结晶度等参数，进而分析聚合物的结晶动力学特性。 三、聚合物结晶动力学的案例研究 1. 聚乙烯（PE）的结晶动力学研究 通过DSC测定聚乙烯在不同冷却速率下的结晶行为，可以得到结晶温度随冷却速率的变化曲线。通过分析曲线的斜率和峰值位置，可以推测出聚乙烯的结晶动力学参数，如结晶速率、结晶度等。 2. 聚丙烯（PP）的结晶动力学研究

通过DSC测定聚丙烯在不同压力下的结晶行为，可以得到结晶温度随压力的变化曲线。通过分析曲线的斜率和峰值位置，可以推测出聚丙烯的结晶动力学参数，如结晶速率、结晶度等。 3. 聚酰亚胺（PI）的结晶动力学研究 通过DSC测定聚酰亚胺在不同加热速率下的结晶行为，可以得到结晶温度随加热速率的变化曲线。通过分析曲线的斜率和峰值位置，可以推测出聚酰亚胺的结晶动力学参数，如结晶速率、结晶度等。 4. 聚苯乙烯（PS）的结晶动力学研究 通过DSC测定聚苯乙烯在不同溶剂中的结晶行为，可以得到不同溶剂对聚苯乙烯结晶温度和结晶度的影响。通过比较不同溶剂条件下的DSC曲线，可以研究聚苯乙烯的结晶动力学特性。 5. 聚乳酸（PLA）的结晶动力学研究 通过DSC测定聚乳酸在不同添加剂条件下的结晶行为，可以研究添加剂对聚乳酸结晶行为的影响。通过比较不同添加剂条件下的DSC 曲线，可以研究聚乳酸的结晶动力学特性。 6. 聚酯（PET）的结晶动力学研究 通过DSC测定聚酯在不同拉伸速率下的结晶行为，可以得到结晶温度随拉伸速率的变化曲线。通过分析曲线的斜率和峰值位置，可以推测出聚酯的结晶动力学参数，如结晶速率、结晶度等。 7. 聚碳酸酯（PC）的结晶动力学研究

差示扫描量热法DSC简介

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 g;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、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D ＴA 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