如何解释DSC结果中的意外转变gydF4y2Ba

除了提供丰富的信息，差示扫描量热法(DSC)在样品制备、实验配置和结果解释方面是用户友好的。差示扫描量热法(DSC)是一种热分析技术，它测量温度和热流与材料的转变作为温度和时间的函数。欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba

此类热分析测量有助于获得物理和化学变化的定性和定量数据，包括热容或放热/吸热过程的变化。gydF4y2Ba

玻璃化转变温度、熔点和沸点、结晶时间和温度、结晶度、比热、氧化稳定性、纯度、反应动力学、固化程度、固化速率是由DSC测量得到的一些具体信息。gydF4y2Ba

DSC在样品制备、实验配置和结果解释方面都是用户友好的，这些功能使DSC成为应用最广泛的热分析技术。然而，有些常见的DSC事件/转换可能是导致结果不理想和/或误解的原因。gydF4y2Ba

本文介绍了其中的几个事件及其原因和解决方案。图1是为说明这些事件/转变而生成的人造DSC曲线。这条曲线是人为的，因为所有这些事件不会发生在同一条真实世界的DSC曲线中。gydF4y2Ba

本文帮助DSC用户解释DSC结果中的意外转换。通过实施一些推荐的程序和解决方案，可以提高DSC结果的整体质量和解释。gydF4y2Ba

图1所示。gydF4y2Ba人工DSC曲线gydF4y2Ba

大型吸热启动钩gydF4y2Ba

原因gydF4y2Ba

由于样品和参考样品的热容的变化，在程序热分析开始时可能会出现显著的基线变化，典型的吸热变化。由于热容和重量之间有直接关系，吸热位移意味着参考盘太轻，无法抵消样品重量。更快的升温速度进一步强化了这种效应。gydF4y2Ba

当在亚环境下工作时，由于电池冷却头的冷传递，DSC电池底座中的热电偶结变得冷。这种效应随着温度的降低和/或低温时间的增加而增加。gydF4y2Ba

对结果的影响gydF4y2Ba

检测微弱的转变变得困难，因为一个大的“启动挂钩”或倾斜的基线。此外，在实验的前2-3分钟，可能不可能再现过渡温度和测量的热流(DH)。gydF4y2Ba

解决方案gydF4y2Ba

使用铝箔或额外的锅盖，以2mg的增量制作一系列不同重量的参考锅。运行样品时，使用比样品盘重0-10%的参考盘。环氧预浸料样品的结果如图2所示。使用1.5个盖子可获得最佳效果，而使用2个盖子可获得过度补偿和放热启动挂钩。gydF4y2Ba

图2。gydF4y2Ba参考盘重量的影响gydF4y2Ba

正确补偿对玻璃化转变结果的影响如图3和图4所示。值得注意的是，这些结果是在100°C等温保持以20°C/分钟加热时获得的。在比所选加热速率的范围至少少2-3分钟的温度下开始加热，即，当速率为20℃/分钟时，分析必须在比第一个感兴趣的热事件至少低50℃的温度下开始加热。gydF4y2Ba

图3。gydF4y2Ba启动钩和T型gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba没有参考盘gydF4y2Ba

图4。gydF4y2Ba启动钩和T型gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba有正确的参考盘gydF4y2Ba

当工作温度低于0°C时，建议使用干燥的氮气吹扫气体(50cc/分钟)，以及普通吹扫气体。可以实现的典型改进如图5所示。gydF4y2Ba

图5。gydF4y2Ba适当的气体净化可以提高环境下的基线性能gydF4y2Ba

过渡(s)在0°CgydF4y2Ba

原因gydF4y2Ba

在0°C附近的弱跃迁表明样品中存在水或吹扫气体。虽然这些转变是典型的恒温现象，但它们可能与融化峰值不同。由于参考盘和样品盘上的水凝结，这种转变通常出现在图6中。此外，峰值可能出现在略低于0°C，因为从电池和平底锅的水分溶解杂质。gydF4y2Ba

图6。gydF4y2Ba差示扫描量热法转变是由于吹扫气体中的水分gydF4y2Ba

对结果的影响gydF4y2Ba

由于样品中存在水，可能无法获得可重复的结果，因为水可以作为增塑剂降低转变温度。在运行期间，水的挥发会导致吸热峰和基线移动。由于吹扫气体中存在水而引起的基线扰动对检测0°C左右的实际转变提出了挑战。gydF4y2Ba

解决方案gydF4y2Ba

吸湿性样品需要储存在干燥器中，然后装入干燥箱中的平底锅中。在运行之前和之后，对装有样品的整个样品盘进行称重，以测量重量变化，这可能会提供有关意外过渡的详细信息。gydF4y2Ba

在管线中放置一根干燥管，以干燥净化气体。在-100°C下加载后的环氧树脂样品如图7所示。在0°C下没有任何转变意味着即使在有利的冷凝条件下，也可以通过适当的预防措施消除水冷凝。液氮冷却附件（LNCA）对于在低于0°C的温度下加载样品至关重要。高于0°C的样品加载必须与任何其他冷却附件一起进行。gydF4y2Ba

图7。gydF4y2Ba在亚环境温度下淬火冷却样品gydF4y2Ba

玻璃转变时的表观“熔化”(TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba）gydF4y2Ba

原因gydF4y2Ba

通过玻璃化转变对材料进行加热，会释放因处理、加工或热历史引起的材料内应力。分子在T处从刚性结构转变为柔性结构gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba从而可以移动来释放压力。gydF4y2Ba

对结果的影响gydF4y2Ba

分子弛豫通常发生在靠近玻璃化转变终点的弱吸热转变（图8），将测量的玻璃化转变温度移动几度或导致对T的误读gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba作为吸热熔化峰。gydF4y2Ba

图8。gydF4y2Ba分子弛豫会导致TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba融化gydF4y2Ba

解决方案gydF4y2Ba

将材料加热至比温度至少高25°C的温度gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba，然后淬火冷却到温度低于TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba释放内部的压力。图8所示的相同材料如图9所示，但在200°C固化后，再淬火冷却至25°C。冷却速度对Tg形状的影响ydF4y2Ba_ggydF4y2Ba如图10所示。gydF4y2Ba

图9。gydF4y2BaPET淬火冷却后的DSC扫描gydF4y2Ba

图10。gydF4y2Ba冷却速度对Tg形状的影响ydF4y2Ba_ggydF4y2Ba

加热时分解温度以下的放热峰gydF4y2Ba

原因gydF4y2Ba

当热塑性聚合物结晶或热固性树脂固化时，就会产生放热行为。如果有合适的标准扫描，可以利用这些转变所涉及的热量来确定固化度和结晶度。gydF4y2Ba

当在操作员怀疑温度过低无法分解的情况下，在聚合物的DSC曲线中获得放热时，在TGA中运行材料有助于评估。没有TGA重量损失与DSC放热一致，表明放热是固化或结晶。gydF4y2Ba

对结果的影响gydF4y2Ba

热历史极大地影响热塑性材料中放热结晶峰的存在或不存在。欧洲杯足球竞彩因此，需要严格控制样品的热历史，以获得可重复的DSC结果。PET分别在10°C/min淬火冷却和程序冷却后得到的不同结果如图11和12所示。gydF4y2Ba

图11。gydF4y2BaPET淬火冷却后的DSC扫描gydF4y2Ba

图12。gydF4y2BaPET慢速冷却后的DSC扫描gydF4y2Ba

有一个明确定义的TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba意味着淬火材料具有显著的非晶态结构，在约235°C下熔化之前加热后转变为晶态结构。由于熔化的DH略高于晶化的DH，初始结构基本上为非晶态。弱TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba缓慢冷却材料的初始结构几乎完全是结晶的。然而，材料在DSC实验开始时已经形成了结晶结构，因此在235℃熔融前没有发生额外的结晶。gydF4y2Ba

解决方案gydF4y2Ba

为了比较热塑性塑料材料，通过程序冷却或从高于熔化温欧洲杯足球竞彩度的淬火冷却提供了材料的已知热历史。ASTM D3418-82标准中定义了给出聚合物已知热历史的推荐程序。gydF4y2Ba

吸热峰或放热峰后的基线偏移gydF4y2Ba

原因gydF4y2Ba

样品重量、样品比热或加热速率的变化会导致基线偏移。样品的比热随着样品的熔化、结晶或固化等转变而发生变化。样品的变化发生在挥发或分解过程中。gydF4y2Ba

对结果的影响gydF4y2Ba

ΔH的计算是基于样品重量(J/g, BTU/lb等)，所以在重量变化后计算DH会产生错误的结果。很难集成一个涉及基线偏移的峰值。此外，操作者在设置集成限制和基线类型时的主观性通常会降低集成的准确性。gydF4y2Ba

解决方案gydF4y2Ba

在跑步前后测量样本重量，以发现体重下降的发生。如果转变的原因是结晶或熔化，则使用不同的极限和基线类型来比较转变的DH。图13展示了一个需要使用s形基线的示例。gydF4y2Ba

图13。gydF4y2BaDSC扫描PET结晶和TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba在冷却gydF4y2Ba

放热反应期间的急剧吸热峰gydF4y2Ba

原因gydF4y2Ba

与图1中300°C以上的尖峰相似的尖峰通常是实验现象的结果，而不是真实的材料转变。例如，尖锐的峰可以是气体的快速挥发的结果，限制在材料，类似于气体的快速挥发困在一个部分密封的密封锅。gydF4y2Ba

对结果的影响gydF4y2Ba

这些急剧的吸热温度可能被错误地解释为与少量成分有关的融化高峰。样品挥发过程中的质量变化会影响定量结果的准确性。某些挥发物(如卤化阻燃剂)的腐蚀性会在长时间的操作中对DSC电池造成损害。gydF4y2Ba

解决方案gydF4y2Ba

在跑步前后测量样本重量，以确定是否发生了体重减轻。如果由于挥发而不能获得有用的信息，则进一步实验的温度限制会降低。建议使用压力差示扫描量热仪。gydF4y2Ba

本信息来源、审查和改编自TA Instruments提供的材料。欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba

有关此来源的更多信息，请访问gydF4y2Ba助教的仪器gydF4y2Ba．gydF4y2Ba