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差示扫描量热法

作者： 2009-08-06 点击5016

 

·                           差示扫描量热法（differential scanning calorimeter, DSC）是在程序控温下，测量物质与参比物之间能量差随温度变化的一种技术。其测定原理如图1-3。 图1-3 差动热分析仪工作原理示意图 DSC原理与DTA相 ...
差示扫描量热法（differential scanning calorimeter, DSC）是在程序控温下，测量物质与参比物之间能量差随温度变化的一种技术。其测定原理如图1-3。
图1-3 差动热分析仪工作原理示意图
 
DSC原理与DTA相似，所不同的是在试样和参比物的容器下面，设置了一组补偿加热丝，在加热过程中，当试样由于热反应而出现温差ΔT时，通过微伏放大器和热量补偿器，使流入补偿加热丝的电流发生变化。试样吸热时，温度Ts下降，热量补偿放大器使电流Is增大。反之试样放热时，则参比物一边的温度Tr下降，热量补偿放大器使电流Ir增大，直至试样与参比物的温度达到平衡，温差ΔT→0。由此可知，试样的热量变化（吸热或放热）由输入电功率来补偿，因此只要测得功率的大小，就可测得试样吸热或放热的多少。吸（放）热量与功率补偿之间的关系式为：
                     (1－1)        
                       (1－2)    
式中:C为热容量；Ws为吸（放）热量（即样品产生的热量变化的电功率）；Wc为电功率补偿量；K为放大器放大倍数。
将式（1－1）代入式（1－2）可得到下式：
                 (1－3)           
移项整理                              (1－4)
若K>>1,则
                                        
式中K值越大越好，从而使Wc≈Ws即电功率补偿量约等于试样吸（放）热的热量。
    根据ICTA规定：DSC曲线的纵轴为热流速率dQ/dt，横轴为温度或时间。表示当保持试样和参比物的温度相等时输给两者的功率之差，曲线的吸热峰朝上，放热峰朝下，灵敏度单位为mJ·s-1。如扑热息痛的DSC曲线，测得熔点为170.5℃，存在一个吸热峰，如图1-4。
 
图1-4 扑热息痛的DSC曲线  
 
DSC比DTA易于定量，可测定样品在发生转变时热量的变化，其热函变化值ΔH与吸热或放热峰的面积A成比例，即：
ΔH＝KA                        (1－5)
式中A为吸热或放热峰的峰面积；K为校正系数，与样品的导热系数和测定池的种类、气氛有关。K值可由已知焓的标准物测得的热谱图的峰面积求出。物质如表1－1。
 
表1-1 校正测定温度与系数K的标准物质

标准物质
熔点/℃
熔化焓/J·g-1
偶氮苯
34.6
90.4
硬脂酸
69.0
198.9
菲
99.3
104.7
铟
156.4
28.6
锡
231.9
60.3
铅
327.4
23.0
锌
419.5
102.1
铝
660.3
397

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