用准等温MDSC测量热容

提高材料温度所需的能量被测量为热容量，这是一种结构敏感的特性。传统的差示扫描量热法(DSC)可以很容易地测量-100到725°C之间的热容。测量是通过在规定的温度范围内以固定的加热速率加热测试样品来进行的。根据样品质量和加热速率归一化得到的热流响应与比热成正比:

式中，Cp为比热容，E为DSC标定因子，Q为热流量，R为升温速率，M为样品质量。调制DSC™(MDSC)是另一种测量热容的方法，比传统的差示扫描量热法有更多的优点。使用MDSC，不可重复的实验伪影可以从测量中分离出来，从而提供更好的准确性和精密度。此外，Cp结果可以在低升温速率，甚至在“等温”条件下得到。本文讨论了等温条件下Cp的测量。

理论

传统的差示扫描量热法是在相同的条件下(包括相同的升温速率)测定空白(空锅)和样品之间的热流差来计算Cp。这种方法Cp可以表示为:

K_CpCp电池的校准是常数吗

通过比较同一样品在两种不同加热速率(R₁和R₂）.该方法的式1可表示为:

在R₂> R₁

蓝宝石的典型结果如图1中的曲线1和曲线2所示。蓝宝石在较快的升温速率下运行，如图1中的曲线3所示。由公式2和3得到的曲线在50°C时的Cp值分别为14.7和14.5mJ/C。在MDSC方法中，将调制的热流幅值除以调制的加热速率幅值来确定Cp。

图1所示。蓝宝石热容-常规DSC

图2中的曲线证明了MDSC方法的有效性，其中MDSC条件的选择使调制的升温速率在两个升温速率之间变化，这两个升温速率与图1中曲线2和曲线3所选择的升温速率相同。在调制热流曲线极值处的合成热流与图1中的曲线2和曲线3直接相关，因此验证了方程3。

图2。蓝宝石热容调制DSC

然而，在调制DSC的情况下，要得到可靠的结果，需要进行多次常规DSC实验。此外，在MDSC中，调制的加热速率幅值和合成的调制热流幅值依赖于底层加热速率、调制幅度和周期。因此，在“准等温”条件下，当底层加热速率为零时，调制加热速率、调制热流和Cp可以得到有限值。

MDSC准等温测量的应用

改进的金属Cp测量

与聚合物等其他材料相比，大多数金属具有较低的热容量值。欧洲杯足球竞彩因此，即使是很小的实验变化，结果的准确性也会受到很大的影响。表1显示了MDSC™quasi-isothermal测量在宽的温度范围内提供准确的结果，即使是低热容的金属。

表1。铜热容-调制DSC

临时(°C)。	Cp (MDSC) (J / g /°C)	Cp (l。)(J / g /°C)
-154.3	0.2462	0.2812
-102.4	0.3116	0.3401
-51.5	0.3432	0.3656
-1.1	0.3639	0.3783
49.2	0.3737	0.3877
99.3	0.3784	0.3971
199.4	0.3863	0.4128
249.4	0.3977	0.4187
299.5	0.4175	0.4284

提高Tg精度和精度

DSC根据所发生的热容变化来测量聚合物中的玻璃化转变。这种变化的大小，以及检测玻璃化转变的能力，随着加热或冷却速度的增加而增加。然而，加热/冷却速率不仅影响灵敏度，而且还影响转变的温度和形状，如图3中的实体曲线所示。相反，MDSC可以得到稳态玻璃化转变的形状和温度，如图3中的虚线所示。

图3。聚苯乙烯玻璃化转变

固化时的热容

传统的差示扫描量热法无法在热固性聚合物等温固化过程中进行热容测量，这是由于缺少加热速率和固化过程中同时发生的放热热流。然而，非可逆(动力学)固化过程被MDSC从Cp中分离出来，允许对两个值进行量化(图4)。

图4。等温环氧树脂固化

冷结晶和熔化过程中的热容

图5为冷结晶时的热容变化结果，图6和图7为熔融时的热容变化结果。这两个结果都说明了MDSC提供常规DSC所无法提供的额外信息的能力。

图5。热容在冷结晶时发生变化

在冷结晶过程中，由于高于Tg的分子迁移率增加，热容最初增加，但由于重排到更稳定的结晶形式而下降。从放热动力学结晶过程中分离出Cp和提高准等温测量的重现性是MDSC方法的主要优点。

图6。缓慢冷却的宠物

在熔化过程中，由于两种“明显逆转”的现象(Cp和熔化)对调制的热流幅值的影响，使Cp值人为偏高，因此在加热速率大于零的情况下，MDSC很难进行Cp测量。

图7。用MDSC测定熔体区Cp

在准等温条件下，熔化热通过大量调制有效地扩展，最大限度地减少熔化的影响，使Cp趋势符合理论预测。然而，后一种测量方法相对较新，因此有必要对其进行更多的研究，以确定其实际局限性。

该信息已从TA Instruments提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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