物質在溫度變化過程中,往往伴隨著微觀結構和宏觀物理,化學等性質的變化。宏觀上的物理,化學性質的變化通常與物質的組成和微觀結構相關聯。通過
差示掃描量熱儀測量和分析物質在加熱或冷卻過程中的物理、化學性質的變化,可以對物質進行定性,定量分析,以幫助我們進行物質的鑒定,為新材料的研究和開發提供熱性能數據和結構信息。
差示掃描量熱儀的DSC曲線主要受實驗條件和試樣性質的影響:
1.實驗條件的影響
DSC測定中,程序升溫速率主要對DSC曲線的峰溫和峰形產生影響。一般來說,當升溫速率變快時,其DSC曲線的峰溫越高,峰面積越大,峰形也越尖銳。另外,升溫速率過快,會產生過熱現象。另外為了避免某些待測物質在實驗過程中發生氧化、還原等化學反應,不同的物質須在不同的氣氛中進行測試。
2.試樣性質的影響
進行DSC測定時,一般試樣量很少,約為幾十毫克。若用量過多,使試樣內部傳熱變慢,溫度梯度變大,導致峰形變大,分辨力下降。另外粒度對DSC測定也有一定的影響。一般來說,顆粒大的熱阻較大,使試樣的熔融溫度和熔融熱燴偏低。當結晶的試樣研磨成細粒后,由于晶體結構的歪曲和晶粒度的下降也會造成類似的結果。如果粉狀試樣帶有靜電,則由于顆粒間的靜電引力使粉體團聚,也會導致熔融熱焓變大。
在操作中,通過單獨的加熱器補償樣品在加熱過程中發生的熱量變化,以保持樣品和參比物的溫差為零。這種補償能量所得的曲線稱DSC曲線。是以樣品吸熱或放熱的速率,即熱流量dQ/dt(單位mJ/s)為縱坐標,以時間t或溫度T為橫坐標。曲線離開基線的位移,代表樣品吸熱或放熱的速率;曲線中的峰或谷所包圍的面積,代表熱量的變化。
差示掃描量熱儀可測定多種熱力學和動力學參數,如比熱容、焓變、反應熱、相圖、反應速率、結晶速率、高聚物結晶度、樣品線度等。使用溫度范圍為-175~725℃,適用于無機及有機化合物和藥物分析。