差動(dòng)熱分析儀的分析結(jié)果

        差熱介紹
??也稱為差示掃描量熱法，它測(cè)量物質(zhì)和參照物之間的功率差，作為程序溫度下溫度的函數(shù)。它是一種熱分析技術(shù)，在應(yīng)用上類似于 DTA，但在原理上略有改進(jìn)。
??差熱分析儀CDR-4P用于測(cè)定物質(zhì)在熱反應(yīng)過程中的特征溫度和吸收或放出的熱量，包括相變、分解、結(jié)合、凝固、脫水、蒸發(fā)等物理或化學(xué)反應(yīng)。物質(zhì)。應(yīng)用于無機(jī)、硅酸鹽、陶瓷、礦物金屬、航天耐溫材料等領(lǐng)域。是無機(jī)、有機(jī)、特別是高分子聚合物、玻璃纖維增強(qiáng)塑料等熱分析的重要儀器，可在同一臺(tái)熱分析儀上分別測(cè)量DTA和DSC。
?? DTA的工作原理
??（圖1）是在程序控溫ΔT下，以恒定速率升高（或降低）溫度時(shí)，連續(xù)測(cè)量試樣（S）與參比物質(zhì)（R：如α-氧化鋁）之間的溫差，從而將ΔT對(duì)T作圖得到熱譜曲線（見圖2），然后通過其分析處理得到所需信息。
?? DTA測(cè)試時(shí)，將樣品和參比放在兩個(gè)樣品池中，如圖1所示，加熱爐以一定的速率加熱，如果樣品沒有熱反應(yīng)，則其溫度與參比之間的溫差特定物體溫度ΔT=0，熱差曲線為直線，稱為基線；如果樣品在一定溫度范圍內(nèi)發(fā)生吸熱（放熱）反應(yīng)，樣品溫度將停止（或加速）上升，產(chǎn)生樣品與對(duì)照品的溫差ΔT，放大信號(hào)，得到數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)采集并處理形成DTA峰曲線，可根據(jù)峰的溫度和面積的大小和形狀進(jìn)行分析。
?? DSC的原理與DTA基本相似。它的改進(jìn)是在樣品和參考下增加了兩組補(bǔ)償加熱絲。當(dāng)樣品因熱反應(yīng)而被加熱時(shí)，樣品與參比樣品之間存在溫差ΔT。此時(shí)流入補(bǔ)償導(dǎo)線的電流通過差熱放大和差熱補(bǔ)償發(fā)生變化。當(dāng)樣品吸收熱量時(shí)，補(bǔ)償使樣品一側(cè)的電流立即增加。相反，當(dāng)樣品放熱時(shí)，參比物質(zhì)一側(cè)的電流增加，直到兩側(cè)達(dá)到熱平衡，溫差ΔT消失。也就是說，樣品熱反應(yīng)過程中發(fā)生的熱量變化，通過及時(shí)輸入電能得到補(bǔ)償。
??與DSC和DTA相比，DTA中樣品的實(shí)際溫度不再是樣品升溫的過程。在順序加熱過程中控制溫度（例如樣品在放熱反應(yīng)過程中會(huì)加速加熱），可以及時(shí)補(bǔ)償樣品在DSC中的熱量變化。樣品與參考溫度始終相同，避免參考與物體與樣品之間的傳熱相比，儀器的熱滯后小，峰值溫度更接近實(shí)際溫度，響應(yīng)更靈敏，分辨率更高。
?? DTA 或 DSC 分析
??所選擇的參比物質(zhì)應(yīng)是在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)不發(fā)生物理或化學(xué)變化的物質(zhì)，如α-Al2O3、石英粉和MgO。將樣品和對(duì)照品放入加熱爐中進(jìn)行DTA試驗(yàn)時(shí)，如果樣品不產(chǎn)生熱效應(yīng)，在理想情況下，樣品和對(duì)照品的溫度相等，此時(shí) ΔT=0 ，應(yīng)該是熱譜圖上的水平基線。當(dāng)樣品發(fā)生物理或化學(xué)變化，吸熱或放熱時(shí)，ΔT≠0，熱譜圖上會(huì)出現(xiàn)吸熱或放熱峰，形成ΔT隨溫度變化的差熱曲線（熱圖）。傳統(tǒng)上以溫差ΔT為縱坐標(biāo)，吸熱峰向下，放熱峰向上，溫度T為橫坐標(biāo)，從左到右遞增。在熱譜圖上，可以從峰的位置確定發(fā)生熱效應(yīng)的溫度，從峰的面積可以確定熱效應(yīng)的大小，從峰的形狀。
?? DTA和DSC的相變
??測(cè)定結(jié)晶溫度Tc、熔點(diǎn)Tm、晶相轉(zhuǎn)變等物理變化，研究聚合物固化、交聯(lián)、氧化、分解等反應(yīng)，測(cè)定聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg，還可測(cè)定反應(yīng)溫度或反應(yīng)溫度等反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)區(qū)。如圖 7-2 所示，聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變是一個(gè)體積弛豫過程。在 Tg 處，聚合物的比熱突然變化，因此 Tg 表現(xiàn)為熱譜圖基線的突然變化。聚合物的熔融和熱分解是吸熱的，所以在溫譜圖上出現(xiàn)一個(gè)向下的負(fù)峰，而聚合物的結(jié)晶和氧化是放熱的，表現(xiàn)為一個(gè)向上的正峰。基于此，可以判斷聚合物的結(jié)晶相。相變、抗熱氧化性和熱穩(wěn)定性等。
?? DTA 和 DSC 因素
??要獲得準(zhǔn)確的 DTA 和 DSC 結(jié)果，最重要的是使樣品和參比物保持在均勻的溫度下并在均勻的條件下操作，以避免基線漂移和差熱峰出現(xiàn)不對(duì)稱等。另外，樣品與參比物質(zhì)的熱容不匹配或?qū)嵝圆缓茫瑯悠范逊e不嚴(yán)或粒徑不合適，幾何形狀不對(duì)稱，有稀釋劑，等等。因素可能會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。
??所謂稀釋劑，是指那些用來與樣品混合，使熱傳導(dǎo)和熱擴(kuò)散與參比物質(zhì)（普通參比物質(zhì)）相匹配的惰性物質(zhì)。一般來說，最好使用小樣品和少量稀釋劑，但由于靈敏度隨樣品體積增加而增加，分辨率降低，因此必須選擇最佳比例。除試樣量外，試樣粒徑過小，其表面積增大，轉(zhuǎn)變溫度向低溫移動(dòng)。樣品堆積緊密，熱傳導(dǎo)大，提高了重現(xiàn)性。
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