示差扫描量热法

《示差扫描量热法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、示差扫描量热法(DifferentialScanningCalorimeter，DSC)DSC与DTA测定原理的不同DSC是在控制温度变化情况下，以温度（或时间）为横坐标，以样品与参比物间温差为零所需供给的热量为纵坐标所得的扫描曲线。DTA是测量T-T的关系，而DSC是保持T=0，测定H-T的关系。两者最大的差别是DTA只能定性或半定量，而DSC的结果可用于定量分析。示差扫描量热测定时记录的热谱图称之为DSC曲线，其纵坐标是试样与参比物的功率差dH/dt，也称作热流率，单位为毫瓦（mW），横坐标为温度（T）或时间（t）。一般在DSC热谱图中，吸热(e

2、ndothermic)效应用凸起的峰值来表征(热焓增加)，放热(exothermic)效应用反向的峰值表征(热焓减少)。曲线玻璃化转变结晶基线放热行为（固化，氧化，反应，交联）熔融固固一级转变分解气化DTA曲线吸热放热ΔT(℃)dH/dt(mW)TgTcTmTdDSC4.1玻璃化转变温度的测定dQ/dtdQ/dt温度温度TgTg1/2从DSC曲线上确定Tg的方法Tg体积温度玻璃化转变温度前后体积变化率不同体积收缩过程是一级过程：v为体积松弛时间，即过剩自由体积排出l/e的时间。聚合物体内过剩的自由体积越多，收缩越快。玻璃化转变的动力学本质聚苯乙烯

3、：100C的松弛时间约为0.01秒，95C时约为1秒，77C时约为一年。以1C/min的降温速度测定PS的玻璃化温度约为90C，即松弛时间为1-5min的温度范围。10095919089888579770.01秒1秒40秒2分钟5分钟18分钟5小时60小时1年温度(C)vHeatFluxEndothermicExothermicGlassLiquidTgTg105090TemperatureC热焓松弛对Tg测定的影响20C/min上曲线：无预处理下曲线：150C保温1min,迅速冷却至室温(320C/min)样品：某线形环氧树脂105

4、090TemperatureC(320)(40)(10)(2.5)(0.62)5151515254样品冷却速率对Tg测定的影响150C预热后以()C/min冷却速率降到Tg以下再测定105090TemperatureC[0][2][25]535651样品放置时间对Tg时间的影响从150C以320C/min降到室温后放置[]天再测定-样品用量10~15mg-以20C/min加热至发生热焓松弛以上的温度-以最快速率将温度降到预估Tg以下50C再以20C/min加热测定Tg对比测定前后样品重量，如发现有失重则重复以上过程Tg测定的推荐程序研究实

5、例：轮胎橡胶Tg测定轮胎橡胶Tg的重要性：Tg值高(约-40C)，抓着性高，但滚动阻力大，耐磨差，耐低温性差Tg低(约-90C)，滚动阻力小，耐磨高，耐低温性高，但抓着性差因此轮胎橡胶都是不同胶的共混物ESBRSSBRBR丁二烯橡胶-100~-20CNR－天然橡胶IR－异戊二烯橡胶常用的轮胎胶丁苯橡胶-100~100C丁二烯橡胶是三种单元的共聚物，即顺式、反式、乙烯基。BR的Tg可由Gordon-Taylor公式计算：WiAi(Tg-Tg,i)=0其中Wi为单元i的重量分数，Tg为共聚物的玻璃化温度，Tg,i为单元i均聚物的玻璃化温度Ai是一

6、个常数，一般取体积膨胀系数Wi•Ai•(Tg-Tgi)=0假定有三个组分：W1•A1•(Tg-Tg1)+W2•A2•(Tg-Tg2)+W3•A3•(Tg-Tg3)=0Tg(W1•A1+W2•A2+W3•A3)=W1•A1•Tg1+W2•A2•Tg2+W3•A3•Tg3W为重量分数，下标c,t,v分别代表顺-l,4,反-l,4和乙烯基结构Tg,c,t,v分别代表三种结构均聚物的TgKn=(n+l)/1为体积膨胀系数之比聚丁二烯的Tg可用下式计算Tg,c=164K(-109C)Tg,t=179K(-94C)K1=0.75Tg,v=257K(-16C

7、)K2=0.50Wc+Wt+Wv=1.0误差0.5C在此基础上可扩充为计算SSBR的公式Tg,s=聚苯乙烯的Tg，378KWs=苯乙烯单元的重量分数K3＝0.6()%wtstyrene(ontotalpolymer)DSCTgC1.2BRfraction(ofthetotalBRpart)20100–10–20–30–40–50–60–70–80–90–1000.000.200.400.600.801.00(70)(60)(50)(40)(30)(20)(10)(0)1,2结构与S单元对SSBRTg的影响Temperature(C)HeatFlow

8、(W/g)0.300.250.200.150.100.050.00