差示扫描量热分析PPT.课件.ppt

1、差示扫描量热分析DSC（Differential Scanning Calorimetry）差示扫描量热分析法差示扫描量热分析法定义-在温度程序控制下，测量试样相对于参在温度程序控制下，测量试样相对于参 比物的热流速率随温度或时间变化的一种比物的热流速率随温度或时间变化的一种技术。技术。DSC的外观及内部热流型DSC功率补偿型DSC实验室里的DSCDSC曲线曲线l l DSCDSC是在控制温度变化情况下，以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。纵坐标所得的扫

2、描曲线。DSC曲线曲线l l DSC DSC在被运用时，试样在在被运用时，试样在受热受热或或冷冷却却过程中，由于发生物理变化或化学过程中，由于发生物理变化或化学变化而产生热效应，在差热曲线上会变化而产生热效应，在差热曲线上会出现出现吸热峰吸热峰或或放热峰放热峰。l 试样发生力学状态变化时（例如由试样发生力学状态变化时（例如由玻璃态转变为高弹态），虽无吸热或玻璃态转变为高弹态），虽无吸热或放热现象，但比热有突变，表现在差放热现象，但比热有突变，表现在差热曲线上是基线的突然变动。试样内热曲线上是基线的突然变动。试样内部这些热效应可用部这些热效应可用DSCDSC进行检测，进行检测，一般在一般在DSC

3、热谱图中，热谱图中，吸热吸热(endothermic)效应用效应用凸起的峰值凸起的峰值来表征来表征 (热焓增热焓增加加)；放热放热(exothermic)效应用效应用反向的峰值反向的峰值表征表征(热焓减少热焓减少)。l 发生的热效应大致可归纳为：发生的热效应大致可归纳为： l （1）吸热反应（吸热反应（结晶、蒸发、升华、化学吸附、脱结晶、蒸发、升华、化学吸附、脱结晶水）结晶水）l （2）放热反应（放热反应（气体吸附、氧化降解、燃烧、爆炸、气体吸附、氧化降解、燃烧、爆炸、再结晶）再结晶）l （3）可能发生的放热或吸热反应可能发生的放热或吸热反应。结晶形态的转变、。结晶形态的转变、化学分解、氧化还

4、原反应、固态反应等。化学分解、氧化还原反应、固态反应等。 简单的简单的DSCDSC热谱图热谱图热焓变化率，热焓变化率，热流率热流率(heat flowing)，单位为毫瓦（单位为毫瓦（mW）吸收热量，样品热容增加，吸收热量，样品热容增加，基线发生位移基线发生位移结晶，放出热量，放热峰；结晶，放出热量，放热峰；晶体熔融，吸热，吸热峰晶体熔融，吸热，吸热峰exoendoExoEndodH/dt (mW)Temperature Glass TransitionCrystallizationMeltingDecomposition玻璃化转变玻璃化转变结晶结晶基线基线放热行为放热行为（固化，氧化，反应，

5、交联）（固化，氧化，反应，交联）熔融熔融分解气化分解气化TdTgTcTmDSC典型典型综合综合图谱图谱ExoEndo无定形态无定形态半结晶态半结晶态结晶态结晶态三种聚集态高分子材料三种聚集态高分子材料DSC典型图谱典型图谱endoDSCDSC用于药物品质分析用于药物品质分析DSC的类型及其基本原理的类型及其基本原理DSC的类型： 根据所用测量方法的不同，分为根据所用测量方法的不同，分为： 热流型热流型(Heat Flux)(Heat Flux) 功率补偿型功率补偿型(Power Compensation)(Power Compensation) 调制热流型调制热流型(Modulated Hea

6、t Flux)(Modulated Heat Flux)热流型热流型(Heat Flux)(Heat Flux) - -在给予样品和参比品在给予样品和参比品相同的功率相同的功率下，测定样品下，测定样品和参比品两端的和参比品两端的温差温差 T T，然后根据热流方程，将然后根据热流方程，将 T T（温差）换算成（温差）换算成 Q Q（热量差）作为信号的输出。（热量差）作为信号的输出。 特点：特点：基线稳定基线稳定高灵敏度高灵敏度功率补偿型功率补偿型(Power Compensation)(Power Compensation) 在样品和参比品始终在样品和参比品始终保持相同温度保持相同温度的条件下，

7、的条件下，测定测定为满足此条件样品和参比品两端所需的为满足此条件样品和参比品两端所需的能量能量差差，并直接作为信号，并直接作为信号 Q Q（热量差）（热量差）输出。输出。 DSC功率补偿型功率补偿型DSC实验对实验对象的要求：固态、液态、粘稠样固态、液态、粘稠样品都可以测定，气体品都可以测定，气体除外。除外。测定前需充分干燥。测定前需充分干燥。试样和参比物试样和参比物l试样试样：除气体外，固态，液态样品都可测：除气体外，固态，液态样品都可测定。定。l装样装样：尽量使样品薄而匀地平铺与坩埚底：尽量使样品薄而匀地平铺与坩埚底部，以减少试样与器皿间的热阻。部，以减少试样与器皿间的热阻。l坩埚坩埚：高

8、聚物一般使用：高聚物一般使用铝坩埚铝坩埚，使用温度，使用温度低于低于500500，l参比物参比物：必须具有：必须具有热惰性热惰性，热容量和导热，热容量和导热率应和样品匹配。一般为率应和样品匹配。一般为 ，样品量少，样品量少时可放一时可放一空坩埚空坩埚。主要影响因素主要影响因素l1、样品l 样品量样品量：一般用量为：一般用量为5-10mg5-10mgl 样品量样品量少少，分辨率，分辨率高高，但灵敏度，但灵敏度低低，峰温偏，峰温偏低低。l 样品量样品量多多，分辨率，分辨率低低，但灵敏度，但灵敏度高高，峰温偏，峰温偏高高。主要影响因素主要影响因素l2、升、降温速度l一般的升，降温速度范围为一般的升，

9、降温速度范围为5-20 /min5-20 /minl最常用的为最常用的为10 /min10 /min不同升降温速度测得的数据不具可比性主要影响因素主要影响因素l3、气氛l氛围气体：一般使用惰性气体氛围气体：一般使用惰性气体( (如如 ，) )l主要是主要是防止防止加热时样品的加热时样品的氧化氧化，减少减少挥发物对仪挥发物对仪器的器的腐蚀腐蚀。氛围气体不同时氛围气体不同时DSCDSC曲线不同曲线不同DSC的应用范围可通过可通过DSC进行如下各项进行如下各项：1.玻璃化转变温度玻璃化转变温度2.熔融（在熔融过程中伴随着吸热效应）熔融（在熔融过程中伴随着吸热效应）3.结晶（使用结晶（使用DSC，可以测试晶体的结，可以测试晶体的结晶温度和结晶热焓）晶温度和结晶热焓）http:/ 聚合物的差式扫描量热分析实验操作示范