DSC 差示扫描量热法
差示扫描量热法是在程序温度控制下,测量样品与参比样品之间单位时间内热流差随温度或时间变化的常规热分析方法。
分类:
1. 功率补偿型DSC
在样品和参比物始终保持相同温度的条件下,测定为满足此条件样品和参比物两端所需的能量差,并直接作为信号 (热量差) 输出。
2. 热流型DSC
在给予样品和参比物相同的功率下,测定样品和参比物两端的温差 T,然后根据热流方程,将 T(温差换算成(热量差) 作为信号的输出。
图1 热流型DSC的仪器构造简图
热流型DSC,通常也被认为是定量的DTA,它的仪器构造如图1。试样和参比都在一个加热板上加热,通过热流检测器可以测出参比和试样之间的热流差,从而准确定量,这也是DSC较之DTA的高级之处。
图2 功率补偿型DSC仪器构造简图
功率补偿型DSC的仪器构造如图二,其要求试样与参比的温度不论试样吸热或放热都要相同。为此,在试样和参比下面除设有测温元件外,还设有加热器,借助加热器随时保持试样和参比物之间温差为零,同时记录加热器的热输出,即可测得热流差。
DSC曲线
测量最终得到的是以样品吸热或放热的速率(dH/dt或Φ)为纵坐标,以温度(T)或时间(t)为横坐标的DSC曲线。
下面以一个简单的例子介绍DSC曲线(图3):
图3 出现热容变化与放热峰的DSC曲线
图3中①这里出现的基线台阶所代表的是试样在加热过程中出现了热容变换(一般是玻璃化转变过程),而热容改变量的计算公式为:
△Φ=△C∙β
其中,△Φ是指变化前后的热流量Φ的变化量,△C是指热容变化,β是指常数,可通过实验测得。
②处虚线指的是基线。基线及峰面积的确定见下文详解。这里的基线同样是以台阶的形式出现,可以认为出现了热容的变化。
③处的峰是指放热峰(不同仪器测得的DSC曲线放热方向可能不同,需注意)。由扣除基线之后所得到的峰面积A可得到热变化焓△H:
△H =K∙A
其中K是量热参数,可以通过实验测定。