差式扫描量热法dsc

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1、第六章差示扫描量热法(DifferentialScanningCalorimeter，DSC)第七章差示扫描量热法（DSC)7.1DSC基本原理7.2DSC实验技术7.3DSC在聚合物中的应用7.1DSC基本原理差示扫描量热仪的基本结构参比样品DSC是测量输入到试样和参比物的热流量差或功率差与温度或时间的关系。提供物理、化学变化过程中有关的吸热、放热、热容变化等定量或定性的信息。动态零位平衡原理样品与参比物温度，不论样品是吸热还是放热，两者的温度差都趋向零。⊿T=0dQdQdHsrΔW=−=dtdtdtDSC

2、测定的是维持样品与参dQs--单位时间给样品的热量比物处于相同温度所需要dtdHdQ的能量差⊿W（）,反映了r--单位时间给参比物的热量dTdt样品热焓的变化。dH--热焓变化率dtDSC曲线PETdHexodt热焓变化率，热流率(heatflowing)，单位为毫瓦（mW）endo吸收热量，样品热容增加，基线发生位移结晶，放出热量，放热峰；晶体熔融，吸热，吸热峰以作图分析一般在DSC热谱图中，吸热(endothermic)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(

3、热焓减少)。DSC典型综合图谱玻璃化转变熔融分解气化GlassTransitionExoEndoMeltingDecompositionCrystallization结晶基线dH/dt(mW)放热行为（固化，氧化，反应，交联）EndoExoTTTTdgcmTemperature三种聚集态高分子材料DSC典型图谱无定形态endo半结晶态结晶态7.3DSC实验技术1.试样的制备固态、液态、粘稠样品都可以测定，气体除外。测定前需充分干燥。样品皿：铝皿（盖、皿）装样：样品均匀平铺皿底，加盖冲压而成测试温度：＜500℃

4、参比：空铝皿，无需参比物20℃/min2.主要影响因素吸热5℃/min升温速率越样品量：5-10mg快，分辨率升温速率：5~20℃/min下降，温度滞后。气氛：N2T气流:20-50mL/min升温速率对峰位置的影响10mg2.5mg同类样品相比，采用相同的量。----分辨率低样品量对峰位置的影响----灵敏度低3.熔点（Tm）和玻璃化转变温度（Tg）的确定结晶聚合物的热转变温度无定形聚合物的热转变温度ADDendoendoDTm:峰顶ATg:中点C或交点D注意：样品升温速率和同系列的样品比较要读取样品量不同

5、对峰温的影相同点的温度作比较响。7.4DSC在聚合物中的应用1.聚合物玻璃化转变的研究2.聚合物熔融/结晶转变的研究3.两相聚合材料结构特征的研究4.聚合物的化学转变的研究5.用DSC曲线确定加工条件7.4DSC应用1.聚合物玻璃化转变的研究聚合物非晶部分，在玻璃化转变温度一下，分子运动基本冻结，Tg以后，运动活跃，热容量变大，基线向吸热一侧偏移。Q/dtQ/dtΔΔddTgTg温度温度影响Tg的若干因素：a.化学结构对Tg的影响b.相对分子质量对Tg的影响c.结晶度对Tg的影响d.交联固化对Tg的影响e.样

6、品热历史效应对Tg的影响f.应力历史对Tg的影响g.形态历史对Tg的影响a.化学结构对Tg的影响•具有僵硬的主链或带有大的侧基的聚合物，较高Tg•链间具有强吸引力的高分子，不易膨胀，较高Tg•分子链上挂有松散的侧基，增加了自由体积，Tg降低HCH3侧基柔性对聚甲基丙烯酸酯类Tg的影响2聚合物Tg/ºCCCn150聚乙烯-68COCnH2n+1O100聚丙烯-1050聚氯乙烯87Tg0聚苯乙烯100123456-50聚苯醚220-100nb.相对分子质量对Tg的影响•随分子量增加，一般Tg增高•相对分子量超过一

7、定程度后，Tg不再明显增加相对分子量越高，活动oC能力较高的端基链段比Tg/例越低，Tg越高。−4M×10W几个级分聚甲基丙烯酸对叔丁基酯（BPh）和聚甲基丙烯酸对丁基环己酯（BCy）的玻璃化转变温度与重均分子量的关系c.结晶度对Tg的影响•不同聚合物随结晶度的提高对Tg有不同影响•样品的无定形比例越大（结晶度越低），玻璃化转变结晶度增聚合物台阶越明显。加---Tg变原因化PETIPS结晶增加，增加无定形分子链运动的阻增加力。PCLIPMMA对于玻璃化转变不明显的样品，可通过如下方法增大其效应：聚4-甲基提高

8、结晶使“低Tg”等规部分增加，降低对样品预升温至熔融后进行淬冷，增加无定性成分比例。戊烯-1“高Tg”间规部分减少。加大样品用量与升温速率。IPP结晶度的提高并不影响该聚合物无定形不变部分软硬程度。F3d.交联固化对Tg的影响•聚合物交联一般引起Tg的升高固化温度410℃以下，固化温度升高，交联度增加，使Tg升高；410℃以上，Tg下降，可能由于高温裂解，使交联密度降低，致使Tg降低。e.样品热