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什么是溫度調(diào)制型DSC?
溫度調(diào)制型DSC(TM-DSC)將交流量熱法(一種測量樣品比熱容的技術(shù))執(zhí)行的周期性溫度控制與DSC測量執(zhí)行的等速升溫控制相結(jié)合。這種技術(shù)可以有效地分離不可逆現(xiàn)象(蒸發(fā)和熱焓松弛)的影響,從而使用戶能夠清楚地觀察玻璃化轉(zhuǎn)變。
什么是 DSC?
差示掃描量熱法(DSC)是一種熱分析技術(shù),當(dāng)樣品和參比物接受相同的溫度控制程序時(shí),測量流入樣品和參比物的熱流速率之間的差異作為溫度或時(shí)間的函數(shù)。DSC可以測量玻璃化轉(zhuǎn)變、熔融和結(jié)晶等轉(zhuǎn)變。
此外,還可以測量熱固化、熱歷史、比熱容和純度分析等化學(xué)反應(yīng)。近年來,隨著功能高分子材料的發(fā)展,這些熱性能分析的需求急劇增加。
溫度調(diào)制型DSC如何工作?
除了從DSC測量結(jié)果中獲得的信息之外,TM-DSC還可以在通過重復(fù)正弦溫度控制以恒定速率加熱樣品的情況下,同時(shí)獲得對(duì)應(yīng)于比熱容的熱容分量(可逆熱流)數(shù)據(jù)。通過在短時(shí)間內(nèi)反復(fù)加熱和冷卻,樣品平均溫度以恒定速率升高(圖1)。

由DSC測量提供的DSC曲線的數(shù)據(jù)稱為總熱流。從總熱流中減去熱容分量,可以得到不包括在比熱容中的分量的數(shù)據(jù)。此分量數(shù)據(jù)稱為動(dòng)力學(xué)分量(不可逆熱流)。
TM-DSC提供哪些現(xiàn)象的信息?
由于玻璃化轉(zhuǎn)變改變了在其發(fā)生前后的材料的比熱容,因此對(duì)應(yīng)于該變化的DSC信號(hào)出現(xiàn)在熱容分量中。另一方面,作為峰被觀察到的現(xiàn)象(不可逆現(xiàn)象)(包括焓變,如熱固化反應(yīng)、冷結(jié)晶、蒸發(fā)或揮發(fā))出現(xiàn)在動(dòng)力學(xué)分量中(表1)。
比熱分量 | 動(dòng)力學(xué)分量 |
玻璃化轉(zhuǎn)變 | 蒸發(fā) 結(jié)晶 固化 分解等 |
表1 DSC測量現(xiàn)象的分類
使用TM-DSC有什么優(yōu)勢(shì)?
TM-DSC可以通過單次測量檢索常規(guī)方法不能獲得的數(shù)據(jù),將其分離成熱容分量和動(dòng)力學(xué)分量。當(dāng)玻璃化轉(zhuǎn)變和其他不可逆現(xiàn)象重疊時(shí),可以分離這些分量。此外,過去由于水蒸發(fā)或熱歷史的消除而需要兩次或更多次測量,現(xiàn)在使用TM-DSC只需單次測量即可獲得數(shù)據(jù),從而提高了測量效率。
使用TM-DSC的優(yōu)勢(shì)如下:
- 改進(jìn)對(duì)鄰近現(xiàn)象或重疊轉(zhuǎn)變的分離
- 改進(jìn)對(duì)微小轉(zhuǎn)變和次級(jí)轉(zhuǎn)變的檢測
- 分離成熱容分量和動(dòng)力學(xué)分量
- 比熱容測量(特別是在低加熱速率下測量比熱容。)
使用TM-DSC的測量示例
圖2顯示了使用TM-DSC測量無定形聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)的示例。使用TM-DSC獲得的總熱流與使用常規(guī)DSC獲得的結(jié)果相同。在總熱流中觀察到75-82℃的玻璃化轉(zhuǎn)變引起的偏移和132℃冷結(jié)晶產(chǎn)生的放熱峰。在熱容分量中觀察到玻璃化轉(zhuǎn)變;在動(dòng)力學(xué)分量中觀察到冷結(jié)晶。因此,將通過DSC測量的現(xiàn)象分為熱容分量和動(dòng)力學(xué)分量。

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