差示扫描量热法(同名1007)课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《差示扫描量热法(同名1007)课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 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 同名 1007 课件
- 资源描述:
-
1、What is DSC?Differential:two calorimeters(for sample and reference)with the same heat transfer behavior(for compensation purpose)热流和功率补偿 Scanning:the common operation mode is to run temperature or time scans 通过温度和时间 扫描 Calorimeter:instrument to measure heat or heat flow 测量热量或热流Brief History of DTA/D
2、SC发展历史发展历史1899:W.Roberts-Auston measures the temperature diffe-rence between the sample and an inert reference,thus establishing DTA.1887:Le Chatelier measures the temperature of clays as a function of time.1955:Boersma invents the heat flow DSC-techniqueIngenieous idea of Boersma:thermal resistance
3、 of the instru-ment is independant of the sample;therefore,the heat flux can be measured quantitatively.Lit.:S.L.Boersma,J.Am.Ceramic.Soc.,38,281-284,1955NiCeramic Plate常见的常见的DSC仪器:仪器:瑞士梅特勒瑞士梅特勒-托利多公司托利多公司DSC822e日本岛津公司日本岛津公司DSC-60法国法国SETARAM公司公司DSC131德国耐驰德国耐驰美国美国TA公司公司Q系列系列DSC分功率补偿型功率补偿型和热流型热流型两种,都获
4、得国际热分析协会的认可功率补偿型功率补偿型的DSC 内加热式,装样品和参比物的支持器是各自独立的元件,在样品和参比的底部各有一个加热用的铂热电阻和一个测温用的铂传感器。它是采用动态零位平衡原理,即要求样品与参比物温度,不论样品吸热还是放热时都要维持动态零位平衡状态,也就是要维持样品与参比物温度差趋向零(T0)。DSC测定的是维持样品和参比物处于相同温度所需要的能量差W,反映了样品热焓的变化。热流型热流型DSCDSC 是外加热式,如图所示,采取外加热的方式使均温块受热,然后通过空气和康铜做的热垫片两个途径,把热传递给试样杯和参比杯,试样杯的温度由镍铬丝和镍铝丝组成的高灵敏度热电偶检测,参比杯的温
5、度由镍铬丝和康铜组成的热电偶加以检测。由此可知,检测的是温差T,它是试样热量变化的反映。差热分析仪差热分析仪(DTA)的基本原理的基本原理在试样和参比物没有发生物理和化学变化时,无热效应发生,试样池和参比池的温度相等,示差热电势始终等于一个定值,此时记录的DTA曲线为一直线,我们称没有热效应的DTA曲线为基线基线。基线不一定是零线。基线不一定是零线。当试样在某一温度下发生物理或化学变化,则会放出或吸收一定的热量,此时示差电动势(T)就会偏离基线,出现差热峰。DTA谱图的横坐标为温度T(或时间t),纵坐标为试样与参比物的温差T,所得到的T和T(或t)曲线称差热曲线差热曲线。根据热学原理,温差T的
6、大小等于单位时间试样热量变化dQs/dt和试样的热量向外传递所受阻力R的乘积,即:式中R和热传导系数与热辐射、热容等有关,且强烈依赖于实验条件和温度,因此T不是一个很确定的量,它反映热量,但不一定与热量成正比,这是DTA定量性不良的症结所在。Principle of Heat MeasurementRt hDTDTFTU,IDT/Rth-=FIUT=F);(controlledHeat Flow MeasurementPower CompensationMeasurement of Temperature DifferenceMeasurement of Heater PowerWorking
7、 Principles(T1+T2)/2DTCoolerHeaterCoolerTP1T2P2T1Power Compensation DSCHeat Flux DSCDSC仪器的工作原理仪器的工作原理如如图所示图所示:第一个回路是平均温度控平均温度控制回路制回路,它保证试样和参比物能按程序控温速率进行。第二个回路是补偿回路补偿回路,检测到试祥和参比物产生温差时(试样产生放热或吸热反应),能及时由温差T放大器输入功率以消除这一差别。DSC822e Schematic Diagram氮气流量计进样口DSC主机Gas OutletSilver FurnaceHeaterDry GasCooling
8、Purge GasPansDSC822e Schematic DiagramFull Range Sensor(FRS5)DSC822e sensorTsTfsTrTfrDTr=Tr TfrDTs=Ts TfsDT=DTs DTrPrinciple of the FRS5Sensor simultaneously acts as thermal resistor Rth.Ohm s law in TA:F=DT/RthSensitivity of the temperature sensor S=V/DT mV/KF=V/(RthS);RthS=E(calorimetric sensitivi
9、ty)For practical reasons,E is split in a temperature dependent function and a calibration factor.E=Ein(Erel(T)+dErel(T)Erel is the temperature function of calorimetric sensitivity scaled to 1 156.6 CFRS5:Rth 0.04 K/mW,S 330 m mV/K (35 000 K-1)E 15 m mV/mW (1570 AD steps/mW)Principle of the FRS5Tempe
10、rature Program And DSC-TracesTypical DSC-TraceDSC技术参数技术参数原理原理热流式升温速度分辨升温速度分辨率率0.1 温度范围温度范围8040升温速率精度升温速率精度0.1 起始起始/结束温结束温度设置精度度设置精度1测量范围测量范围 300 mW温度分辨率温度分辨率记录/测量曲线:0.01显 示:0.1DSC DSC 信号分辨信号分辨率率量热灵敏度量热灵敏度0.4W2W温度精度温度精度0.2时间常数时间常数2.5 秒(铟法)温度标准温度标准起始温度标准2/3 点标准,用户/出厂标准任意可选气体切换气体切换2 种气体通过质流控制器控制气流控温速率控
11、温速率0.1 到50/min最大降温速率取决于冷却套的温度实验技术实验技术试样的制备试样的制备 除气体外,固态液态或粘稠状样品都可以用于测定。装除气体外,固态液态或粘稠状样品都可以用于测定。装样的原则是:尽可能使样品均匀密实分布在样品皿内,以提样的原则是:尽可能使样品均匀密实分布在样品皿内,以提高传热效率,填无缝隙,减少试样与皿之间的热阻。因此要高传热效率,填无缝隙,减少试样与皿之间的热阻。因此要把较大样品剪切成薄片或小粒,并尽量铺平。一般使用的是把较大样品剪切成薄片或小粒,并尽量铺平。一般使用的是铝皿,分成盖与皿两部分,样品放在其中间,用专用卷边压铝皿,分成盖与皿两部分,样品放在其中间,用专
12、用卷边压制器冲压而成。挥发性液体不能用普通试样皿,要采用耐压制器冲压而成。挥发性液体不能用普通试样皿,要采用耐压密封皿。密封皿。聚合物样品一般使用铝皿,使用温度应低于聚合物样品一般使用铝皿,使用温度应低于500,否,否则铝会变形。当温度超过则铝会变形。当温度超过500时,可用金、铂、石墨、氧时,可用金、铂、石墨、氧化铝皿等,但要注意,铂皿与熔化的金属会形成合金,也化铝皿等,但要注意,铂皿与熔化的金属会形成合金,也易被易被P、As、S、C12、Br2等侵蚀。等侵蚀。DTA常用经高温焙烧的。一般用常用经高温焙烧的。一般用Al2O3作参比物,作参比物,由于由于Al2O3与聚合物的比热容和热导率相差较
13、大,近与聚合物的比热容和热导率相差较大,近来有人采用硅氧烷、间苯二酸,甚至用聚四氟乙烯来有人采用硅氧烷、间苯二酸,甚至用聚四氟乙烯等作参比,用参比物的原则是热惰性、热容量和热等作参比,用参比物的原则是热惰性、热容量和热导率以及重量应与试样匹配。导率以及重量应与试样匹配。DTA可不用参比物,可不用参比物,只用参比池只用参比池空皿即可空皿即可制样用的工具制样用的工具称量用的天平称量用的天平准确到准确到0.0001克克铝坩锅铝坩锅铝坩锅盖铝坩锅盖放置样品放置样品精精确确称称量量精确度精确度0.0001g打孔打孔样品样品放入样品放入样品基线、温度和热量的校正基线、温度和热量的校正 基线校正是在所测温度
14、范围内,当样品池和基线校正是在所测温度范围内,当样品池和参比池都未放任何东西时,进行温度扫描,得到参比池都未放任何东西时,进行温度扫描,得到的谱图应当是一条直线,如果有曲率或斜率甚至的谱图应当是一条直线,如果有曲率或斜率甚至出现小吸热或放热峰,则需要进行仪器的调整加出现小吸热或放热峰,则需要进行仪器的调整加以修正和炉子的清洗,使基线平直,否则仪器不以修正和炉子的清洗,使基线平直,否则仪器不能进行测试。能进行测试。温度和能量校正,需采用标准纯物质来校正,某温度和能量校正,需采用标准纯物质来校正,某些纯物质的熔点和熔融热如下表所示:些纯物质的熔点和熔融热如下表所示:纯物质名称纯物质名称熔点熔点/熔
15、融热熔融热/(J/g)偶氮苯34.621.6硬脂酸6947.5铟156.628.47铴231.9660.49铅327.523.03锌419.58108.4K2SO458533.2功率补偿型功率补偿型DSCDSC由于采用动态零位平衡原理,即始终保持样品与参比物的温差为0,所以仪器常数k与温度变化无关,k为常数。这样能量校正时只需单点校正。热流式热流式DSCDSC它是通过热流公式把检测的样品与参比物的温差转换成热流,前已述需进行测试温度范围内进行多点校正,才能保证转换热流的准确性,这部分工作现在大多由生产厂家调试完成。铟检查(InCheck)是检查仪器是否符合温度和热流指标的常规方法,测试完自动计
16、算结果,并指示是否符合技术指标。铟检查不改变仪器参数按照GLP(优良实验室操作)要求,应该每个月检查一次仪器的温度和热流准确性。铟检查是测量铟的熔融起始温度和熔融热。已设定的铟检查测试方法储存于STARe软件数据库中。DSC822e用温度和热流检查用温度和热流检查一、简要说明一、简要说明选择方法CheckDSCexoIn,输入样品名和样品重量,按照常规步骤进行测试。结果会在测试结束后自动计算并指示温度和热流是否符合指标允许误差范围。二、测试步骤二、测试步骤铟指标允许误差范围为如果符合指标范围,仪器无需进行校准。如果超出指标范围,则仪器必须进行校准。熔融起始温度:156.60.3 熔融热:28.
17、450.6J/g如果要检查较高温度下的准确性,可作锌检查(ZincCheck),测试步骤与铟检查相似。即选择方法CheckDSCexoZn,输入样品名和样品重量,按照常规步骤进行测试。结果在测试结束后自动计算并指示温度和热流是否符合指标允许误差范围。熔融起始温度:419.60.7 熔融热:107.53.2J/g 如果符合指标范围,仪器无需进行核准。如果超出指标范围,则仪器必须进行校准。锌指标允许误差范围为DSC822e铟锌温度和热流校准铟锌温度和热流校准2锌单点温度校准2-1选择方法CalibDSCTempSingleZn,输入样品名和样品重量,按照常规步骤进行测试。2-2测试结束后,单击Ca
18、librationSingleTemperature,按OK、OK即可。1铟单点温度校准1-1选择方法CalibDSCTempSingleIn,输入样品名和样品重量,按照常规步骤进行测试。1-2测试结束后,单击CalibrationSingleTemperature,按OK、OK即可。5锌单点热流校准5-1选择方法CalibDSCHeatFlowSingleZn,输入样品名和样品重量,按照常规步骤进行测试。5-2测试结束后,单击CalibrationSingleHeatflow,按OK、OK即可。3铟、锌两点温度校准3-1选择方法CalibDSCTempInZn,输入样品名和样品铟重量,按照常
19、规步骤进行测试。3-2测试结束后,自动出现对话框,按OK、OK即可。4铟单点热流校准4-1选择方法CalibDSCHeatFlowSingleln,输入样品名和样品重量,按照常规步骤进行测试。4-2测试结束后,单击CalibrationSingleHeatflow,按OK、OK即可。DSC主要影响因素主要影响因素样品量样品量样品量少,样品的分辨率高,但灵敏度下降。样品量少,样品的分辨率高,但灵敏度下降。一般根据样品热效应调节样品质量,一般为一般根据样品热效应调节样品质量,一般为510mg.另一方面样品量多少对所另一方面样品量多少对所测转变温度也有影响。随样测转变温度也有影响。随样品量增加,峰起
展开阅读全文