实验2聚合物的热谱分析--差示扫描量热法(DSC)

实验二 聚合物的热谱分析——差示扫描量热法(DSC)

在等速升温（降温）的条件下，测量试样与参比物之间的温度差随温度变化的技术称为差热分析，简称DTA（Differential Thermal Analysis）。试样在升（降）温过程中，发生吸热或放热，在差热曲线上就会出现吸热或放热峰。试样发生力学状态变化时（如玻璃化转变），虽无吸热或放热，但比热有突变，在差热曲线上是基线的突然变动。试样对热敏感的变化能反映在差热曲线上。发生的热效大致可归纳为：

（1）发生吸热反应。结晶熔化、蒸发、升华、化学吸附、脱结晶水、二次相变（如高聚物的玻璃化转变）、气态还原等。

（2）发生放热反应。气体吸附、氧化降解、气态氧化（燃烧）、爆炸、再结晶等。

（3）发生放热或吸热反应。结晶形态转变、化学分解、氧化还原反应、固态反应等。

用DTA方法分析上述这些反应，不反映物质的重量是否变化，也不论是物理变化还是化学变化，它只能反映出在某个温度下物质发生了反应，具体确定反应的实质还得要用其他方法（如光谱、质谱和X光衍射等）。

由于DTA测量的是样品和基准物的温度差，试样在转变时热传导的变化是未知的，温差与热量变化比例也是未知的，其热量变化的定量性能不好。在DTA基础上增加一个补偿加热器而成的另一种技术是差示扫描量热法。简称DSC（Differential Scanning Calorimetry）。因此DSC直接反映试样在转变时的热量变化，便于定量测定。

DTA、DSC广泛应用于：

（1）研究聚合物相转变，测定结晶温度Tc、熔点Tm、结晶度XD。结晶动力学参数。

（2）测定玻璃化转变温度Tg。

（3）研究聚合、固化、交联、氧化、分解等反应，测定反应热、反应动力学参数。

一、目的要求：

1．了解DTA、DSC的原理。

2．掌握用DTA、DSC测定聚合物的Tg、Tc、Tm、XD。

二、基本原理：

1．DTA

图（11-1）是DTA的示意图。通常由温度程序控制、气氛控制、变换放大、显示记录等部分所组成。比较先进的仪器还有数据处理部分。温度程序控制是使试样在要求的温度范围内进行温度控制，如升温、降温、恒温等，它包括炉子（加热器、制冷器等）、控温热电偶和程序温度控制器。气氛控制是为试样提供真空、保护气

氛和反应气氛，它包括真空泵、充气钢瓶、稳压阀、稳流阀、流量计等。交换器是由同种材料做成的一对热电偶，将它们反向串接，组成差示热电偶，并分别置于试样和参比物盛器的底部下面，示差热电偶的电压信号，加以放大后送到显示记录。

参比物应选择那些在实验温度范围内不发生热效应的物质，如α-Al2O3、石英粉、MgO粉等，它的热容和热导率与样品应尽可能相近，当把参比物和试样同置于加热炉中的托架上等速升温时，若试样不发生热效应，在理想情况下，试样温度和参比物温度相等，ΔT＝0，差示热电偶无信号输出，记录仪上记录温差的笔仅划一条直线，称为基线。另一支笔记参比物温度变化。而当试样温度上升到某一温度发生热效应时，试样温度与参比物温度不

再相等，ΔT≠0，差示热电偶有信号输

出，这时就偏离基线而划出曲线。ΔT

随温度变化的曲线即 DTA曲线。温差

ΔT作纵坐标，吸热峰向下，放热峰向

上。炉子的温度Tw以一定的速度变化，

基准物的温度Tr在t＝0时与Tw相等。

但当Tw开始随时间增加时，由于基准物

与容器有热容Cr，发生一定的滞后；试

样温度Ts也相同，不同的热容，滞后的

时间也不同，Tw、Tr、Ts之间出现差距，在试样不发生任何热变化时ΔT呈定

值，如图12-2所示。其值与热容、热导

和升温速度有关。而热容、热导又随温度变化，这样，在整个升温过程中基线会发生不同程度的漂移。

在DTA曲线上，由峰的位置可确定发生热效应的温度，由峰的面积可确定热效应的大小，峰面积A是和热效应ΔQ成正比

QKTdtKA ----------------------------- (1) t1t2

比例系数K可由标准物质实验确定。由于K随着温度、仪器、操作条件而变，因此DTA的定量性能不好；同时，为使DTA有足够的灵敏度，试样与周围环境的热交换要小，即热导系数不能太大，这样当试样发生热效应时才会有足够大的ΔT。但因此热电偶对试样热效应的响应也较慢，热滞后增大，峰的分辨率差，这是DTA设计原理上的一个矛盾。

2．DSC

差示扫描量热法（DSC）与差热分析（DTA）在仪器结构上的主要不同是DSC仪器增加一个差动补偿放大器，样品和参比物的坩埚下面装置了补偿加热丝，见图12-3。

当试样发生热效应时，譬如放热，试样温度高于参比物温度，放置在它们下面的一组差示热电偶产生温差电势UΔT，经差热放大器放大后进入功率补偿放大器，功率补偿放大器自动调节补偿加热丝的电流。使试样下面的电流IS减小，参比物下面的电流IR增大，而（IS＋IR）保持恒定值。降低试样的温度，增高参比物的温度，使试样与参比物之间的温差ΔT趋于零。上述热量补偿能及时、迅速完成，使试样和参比物的温度始终维持相同。

设两边的补偿加热丝的电阻值相同，即RS＝RR＝R，补偿电热丝上的电功率为PS＝I2SR和PR=I2RR。当样品无热效应时，PS＝PR；当样品有热效应时，PS和PR之差ΔP能反映样放（吸）热的功率：

PPSPR(IS2IR2)R(ISIR)(ISIR)R(ISIR)UIU （2）

由于总电流IS＋IR＝I为恒定值，所以样品放（吸）热的功率ΔP只与ΔV成正比。 记录ΔP（IΔU）随温度T（或t）的变化就是试样放热速度（或吸热速度）随T（或t）的变化，这就是DSC曲线。在DSC中，峰的面积是维持试样与参比物温度相等

所需要输入的电能的真实量度，它与仪器的热学常数或试样热性能的各种变化无

关，可进行定量分析。

DSC曲线的纵坐标代表试样放热或吸热的速度，即热流速度，单位是mJ/s，横坐标是T（或t），同样规定吸热峰向下，放热峰向上。试样放热或吸热的热量为

QPdt ------------------------------------ （3）t1t2

式（3）右边的积分就是峰的面积，峰面积A是热量的直接度量，也就是DSC是直接测量热效应的热量。但试样和参比物与补偿加热丝之间总存在热阻，补偿的热量有些漏失，因此热效应的热量应是ΔQ＝KA。K称为仪器常数，可由标准物质实验确定。这里的K不随温度、操作条件而变，这就是DSC与DTA定量性能好的原因。同时试样和参比物与热电偶之间的热阻可作得尽可能的小，这就使DSC对热效应的响应快、灵敏、峰的分辨率好。

3．DTA曲线、DSC曲线

图12-4是聚合物DTA曲线或DSC曲线的模式图。当温度达到玻璃化转变温度Tg时，试样的热容增大就需要吸收更多的热量，使基线发生位移。假如试样是能够结晶的，并且处于过冷的非晶状态，那么在Tg以上可以进行结晶，同时放出大量的结晶热而产生一个放热峰。进一步升温，结晶熔融吸热，出现吸热峰。再进一步升温，试样可能发生氧化、交联反应而放热，出现放热峰，最后试样则发生分解，吸热，出现吸热峰。当然并不是所有的聚合物试样都存在上述全部物理变化和化学变化。

确定Tg的方法是由玻璃化转变前后的直线部分取切线，再在实验曲线上取一点，如图12-5（a），使其平分两切线间的距离Δ，这一点所对应的温度即为Tg。Tm的确定，对低分子纯物质来说，像苯甲酸，如图12-5（b）所示，由峰的前部斜率最大处作切线与基线延长线相交，此点所对应的温度取作为Tm。对聚合物来说，如图12-5（c）所示，由峰的两边斜率最大处引切线，相交点所对应的温度取作为Tm，或取峰顶温度作为Tm。Tc通常也是取峰顶温度。峰面积的取法如图12-5（d、e）所示。可用求积仪或数格法、剪纸称重法量出面积。如果峰前峰后基线基本呈水平，峰对称，其面积以峰高乘半宽度，即Aht1；，见图12-5（f）

2

4．热效应的计算

有了峰（谷）的面积后就能求得过程的热效应。DSC中峰（谷）的面积大小是直接和试样放出（吸收）的热量有关：ΔQ＝KA，系数K可用标准物确定；而仪器的差动热量补偿部件也能计算。

由K值和测试试样的重量、峰面积可求得试样的熔融热ΔHf（J/mg），若百分之百结晶的试样的熔融热ΔHf*是已知的，则可按下式计算试样的结晶度：

结晶度XD＝ΔHf /ΔHf*×100％

5．影响实验结果的因素

DTA、DSC的原理和操作都比较简单，但要取得精确的结果却很不容易，因为影响的因素太多了，这些因素有仪器因素、试样因素。

仪器因素主要包括炉子大小和形状、热电偶的粗细和位置、加热速度、测试时的气氛、盛放样品的坩埚材料和形状等。升温速度对Tg测定影响较大，因为玻璃化转变是一松弛过程，升温速度太慢，转变不明显，甚至观察不到；升温快，转变明显，但移向高温。升温速度对影响不大，但有些聚合物在升温过程中会发生重组、晶体完善化，使和结晶度都提高。升温速度对峰的形状也有影响，升温速度慢，峰尖锐，因而分辨率也高。而升温速度快，基线漂移大。一般采用10℃/min。。在实验中，尽可能做到条件一致，才能得到重复的结果。

气氛可以是静态的，也可以是动态的。就气体的性质而言，可以是惰性的，也可以是参加反应的，视实验要求而定。对聚合物的玻璃化转变和相转变测定，气氛影响不大，但一般采用氮气，流量30ml/min左右。

试样因素主要包括颗粒大小、热导性、比热、填装密度、数量等。在固定一台仪器的情况下，仪器因素中起主要作用的是加热速度，样品因素中主要影响其结果的是样品的数量，只有当样品量不超过某种限度时峰面积和样品量才呈直线关系，超过这一限度就会偏离线性。增加样品量会使峰的尖锐程度降低，在仪器灵敏度许可的情况下，试样应尽可能的少。在测Tg时，热容变化小，试样的量要适当多一些。试样的量和参比物的量要匹配，以免两者热容相差太大引起基线漂移。试样的颗粒度对那些表面反应或受扩散控制的反应影响较大，粒度小，使峰移向低温方向。试样要装填密实，否则影响传热。在测定聚合物的玻璃化转变和相转变时，最好采用薄膜或细粉状试样，并使试样铺满盛皿底部，加盖压紧。对于结晶性高聚物，若将链端当作杂质处理，高分子的分子量对熔点的影响可表示为：

11R2 0TmTmHuPn

测定不同分子量结晶高聚物的Tm，以TmPn为聚合度，Hu与结晶状态的性质无关，

对

10作图，可求出平衡熔点Tm。 M

三、仪器与试剂：

1.仪器：

TA公司Q200型差示量热扫描仪。

2.待测样品：

聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等，参比物为α-Al2O3。

四、实验步骤：

1.确定Purge gas、Air Cool气体管线已经开启与冷却配件(如RCS)开机妥善

2.打开主机“POWER”键

3.

打开计算机，于计算机桌面点选，取得与DSC的联机

4.将5~10mg的样品秤重后依照其型态的不同，而选择使用液态或固态样品盘，再用压片机压片。

5.将压好的样品置入DSC CELL样品平台上(靠近自己的一方)

6.准备一个和样品盘型式相同的参考盘放在DSC CELL参考平台上(靠近仪器的一方)

7.盖上盖子

8.设定purge Gas流量，通常约为30~50ml/min

9.选择Calibration/Cell/Temperature Table中确定校正值是否正确，若不正确，请输入校正值或重新校正

10.选取工具列中【Experiment View】键，于Summary中输入样品信息Show Fig1

Fig 1

11.于Procedure中【Editor】编辑测试条件方法(其中温度不能超过样品的分解温度)如

Show Fig2

Fig 2

12.于Notes中输入批注

13.编辑完后按【Apply】

14.按【Start】开始进行实验

15.在实验进行中可选取 【Full Size Plot View】、【Plot View】等键来观看实

验的实时图形

16.Melt及Cure之后，再来即会开始产生分解，请立刻停止实验，若是污染

DSC Cell时，请立刻作妥善的处理(如为未知样品，请用TGA确定分解温度)

17.只要在联机(ON-Line)状态下，DSC所产生的数据会自动一次次转到计算

机硬盘中，实验结束后，完整的档案便会存取到硬盘里

18.关机步骤如下

(1) 关掉“POWER”

(2) 关掉其它外围配备，如RCS等

19.结束实验与结果分析后，可将计算机关闭，关闭时将打开的窗口一一关掉

后，再按“Shout Down”，这是正常结束程序

五．结果分析

TA仪器的通用分析程序Universal Analysis Program，可分析各式各样不同的热分析数据资料。在程序中有很多种选择性，可依客户制定图表，也可限制数据范围来作分析。

1. 选择【Universal Analysis】软件，便会显示如下之窗口

Show Fig3

Fig 3

2. 按File/Open中选择欲分析的档案

Show Fig4

Fig 4

3. 选好后，便会出现Data File Information窗口 Show Fig5

Fig 5

4. 在窗口右上角的【Signals】按钮上按一下，便会出现如Fig 6所示的窗口

Fig 6

Fig 7

5.选择Analyze底下各种分析功能在选定范围后分析图谱

6.选择Rescale与Graph底下的功能去调整图形刻度与设定

7.分析完毕可以由File/Save Session存取分析好的图档，如

Show Fig8

Fig 8

思考题：

1． DSC的基本原理是什么？在聚合物的研究中有哪些用途？

2. 在DSC谱图上怎样辨别Tm、Tc、Tg？

参考文献：

[1] 陈镜泓，李传儒编著，热分析及其应用，北京，科学出版社，1985

[2] 刘振兴等编.高分子物理实验，广州，中山大学出版社，1991.

实验二 聚合物的热谱分析——差示扫描量热法(DSC)

在等速升温（降温）的条件下，测量试样与参比物之间的温度差随温度变化的技术称为差热分析，简称DTA（Differential Thermal Analysis）。试样在升（降）温过程中，发生吸热或放热，在差热曲线上就会出现吸热或放热峰。试样发生力学状态变化时（如玻璃化转变），虽无吸热或放热，但比热有突变，在差热曲线上是基线的突然变动。试样对热敏感的变化能反映在差热曲线上。发生的热效大致可归纳为：

（1）发生吸热反应。结晶熔化、蒸发、升华、化学吸附、脱结晶水、二次相变（如高聚物的玻璃化转变）、气态还原等。

（2）发生放热反应。气体吸附、氧化降解、气态氧化（燃烧）、爆炸、再结晶等。

（3）发生放热或吸热反应。结晶形态转变、化学分解、氧化还原反应、固态反应等。

用DTA方法分析上述这些反应，不反映物质的重量是否变化，也不论是物理变化还是化学变化，它只能反映出在某个温度下物质发生了反应，具体确定反应的实质还得要用其他方法（如光谱、质谱和X光衍射等）。

由于DTA测量的是样品和基准物的温度差，试样在转变时热传导的变化是未知的，温差与热量变化比例也是未知的，其热量变化的定量性能不好。在DTA基础上增加一个补偿加热器而成的另一种技术是差示扫描量热法。简称DSC（Differential Scanning Calorimetry）。因此DSC直接反映试样在转变时的热量变化，便于定量测定。

DTA、DSC广泛应用于：

（1）研究聚合物相转变，测定结晶温度Tc、熔点Tm、结晶度XD。结晶动力学参数。

（2）测定玻璃化转变温度Tg。

（3）研究聚合、固化、交联、氧化、分解等反应，测定反应热、反应动力学参数。

一、目的要求：

1．了解DTA、DSC的原理。

2．掌握用DTA、DSC测定聚合物的Tg、Tc、Tm、XD。

二、基本原理：

1．DTA

图（11-1）是DTA的示意图。通常由温度程序控制、气氛控制、变换放大、显示记录等部分所组成。比较先进的仪器还有数据处理部分。温度程序控制是使试样在要求的温度范围内进行温度控制，如升温、降温、恒温等，它包括炉子（加热器、制冷器等）、控温热电偶和程序温度控制器。气氛控制是为试样提供真空、保护气

氛和反应气氛，它包括真空泵、充气钢瓶、稳压阀、稳流阀、流量计等。交换器是由同种材料做成的一对热电偶，将它们反向串接，组成差示热电偶，并分别置于试样和参比物盛器的底部下面，示差热电偶的电压信号，加以放大后送到显示记录。

参比物应选择那些在实验温度范围内不发生热效应的物质，如α-Al2O3、石英粉、MgO粉等，它的热容和热导率与样品应尽可能相近，当把参比物和试样同置于加热炉中的托架上等速升温时，若试样不发生热效应，在理想情况下，试样温度和参比物温度相等，ΔT＝0，差示热电偶无信号输出，记录仪上记录温差的笔仅划一条直线，称为基线。另一支笔记参比物温度变化。而当试样温度上升到某一温度发生热效应时，试样温度与参比物温度不

再相等，ΔT≠0，差示热电偶有信号输

出，这时就偏离基线而划出曲线。ΔT

随温度变化的曲线即 DTA曲线。温差

ΔT作纵坐标，吸热峰向下，放热峰向

上。炉子的温度Tw以一定的速度变化，

基准物的温度Tr在t＝0时与Tw相等。

但当Tw开始随时间增加时，由于基准物

与容器有热容Cr，发生一定的滞后；试

样温度Ts也相同，不同的热容，滞后的

时间也不同，Tw、Tr、Ts之间出现差距，在试样不发生任何热变化时ΔT呈定

值，如图12-2所示。其值与热容、热导

和升温速度有关。而热容、热导又随温度变化，这样，在整个升温过程中基线会发生不同程度的漂移。

在DTA曲线上，由峰的位置可确定发生热效应的温度，由峰的面积可确定热效应的大小，峰面积A是和热效应ΔQ成正比

QKTdtKA ----------------------------- (1) t1t2

比例系数K可由标准物质实验确定。由于K随着温度、仪器、操作条件而变，因此DTA的定量性能不好；同时，为使DTA有足够的灵敏度，试样与周围环境的热交换要小，即热导系数不能太大，这样当试样发生热效应时才会有足够大的ΔT。但因此热电偶对试样热效应的响应也较慢，热滞后增大，峰的分辨率差，这是DTA设计原理上的一个矛盾。

2．DSC

差示扫描量热法（DSC）与差热分析（DTA）在仪器结构上的主要不同是DSC仪器增加一个差动补偿放大器，样品和参比物的坩埚下面装置了补偿加热丝，见图12-3。

当试样发生热效应时，譬如放热，试样温度高于参比物温度，放置在它们下面的一组差示热电偶产生温差电势UΔT，经差热放大器放大后进入功率补偿放大器，功率补偿放大器自动调节补偿加热丝的电流。使试样下面的电流IS减小，参比物下面的电流IR增大，而（IS＋IR）保持恒定值。降低试样的温度，增高参比物的温度，使试样与参比物之间的温差ΔT趋于零。上述热量补偿能及时、迅速完成，使试样和参比物的温度始终维持相同。

设两边的补偿加热丝的电阻值相同，即RS＝RR＝R，补偿电热丝上的电功率为PS＝I2SR和PR=I2RR。当样品无热效应时，PS＝PR；当样品有热效应时，PS和PR之差ΔP能反映样放（吸）热的功率：

PPSPR(IS2IR2)R(ISIR)(ISIR)R(ISIR)UIU （2）

由于总电流IS＋IR＝I为恒定值，所以样品放（吸）热的功率ΔP只与ΔV成正比。 记录ΔP（IΔU）随温度T（或t）的变化就是试样放热速度（或吸热速度）随T（或t）的变化，这就是DSC曲线。在DSC中，峰的面积是维持试样与参比物温度相等

所需要输入的电能的真实量度，它与仪器的热学常数或试样热性能的各种变化无

关，可进行定量分析。

DSC曲线的纵坐标代表试样放热或吸热的速度，即热流速度，单位是mJ/s，横坐标是T（或t），同样规定吸热峰向下，放热峰向上。试样放热或吸热的热量为

QPdt ------------------------------------ （3）t1t2

式（3）右边的积分就是峰的面积，峰面积A是热量的直接度量，也就是DSC是直接测量热效应的热量。但试样和参比物与补偿加热丝之间总存在热阻，补偿的热量有些漏失，因此热效应的热量应是ΔQ＝KA。K称为仪器常数，可由标准物质实验确定。这里的K不随温度、操作条件而变，这就是DSC与DTA定量性能好的原因。同时试样和参比物与热电偶之间的热阻可作得尽可能的小，这就使DSC对热效应的响应快、灵敏、峰的分辨率好。

3．DTA曲线、DSC曲线

图12-4是聚合物DTA曲线或DSC曲线的模式图。当温度达到玻璃化转变温度Tg时，试样的热容增大就需要吸收更多的热量，使基线发生位移。假如试样是能够结晶的，并且处于过冷的非晶状态，那么在Tg以上可以进行结晶，同时放出大量的结晶热而产生一个放热峰。进一步升温，结晶熔融吸热，出现吸热峰。再进一步升温，试样可能发生氧化、交联反应而放热，出现放热峰，最后试样则发生分解，吸热，出现吸热峰。当然并不是所有的聚合物试样都存在上述全部物理变化和化学变化。

确定Tg的方法是由玻璃化转变前后的直线部分取切线，再在实验曲线上取一点，如图12-5（a），使其平分两切线间的距离Δ，这一点所对应的温度即为Tg。Tm的确定，对低分子纯物质来说，像苯甲酸，如图12-5（b）所示，由峰的前部斜率最大处作切线与基线延长线相交，此点所对应的温度取作为Tm。对聚合物来说，如图12-5（c）所示，由峰的两边斜率最大处引切线，相交点所对应的温度取作为Tm，或取峰顶温度作为Tm。Tc通常也是取峰顶温度。峰面积的取法如图12-5（d、e）所示。可用求积仪或数格法、剪纸称重法量出面积。如果峰前峰后基线基本呈水平，峰对称，其面积以峰高乘半宽度，即Aht1；，见图12-5（f）

2

4．热效应的计算

有了峰（谷）的面积后就能求得过程的热效应。DSC中峰（谷）的面积大小是直接和试样放出（吸收）的热量有关：ΔQ＝KA，系数K可用标准物确定；而仪器的差动热量补偿部件也能计算。

由K值和测试试样的重量、峰面积可求得试样的熔融热ΔHf（J/mg），若百分之百结晶的试样的熔融热ΔHf*是已知的，则可按下式计算试样的结晶度：

结晶度XD＝ΔHf /ΔHf*×100％

5．影响实验结果的因素

DTA、DSC的原理和操作都比较简单，但要取得精确的结果却很不容易，因为影响的因素太多了，这些因素有仪器因素、试样因素。

仪器因素主要包括炉子大小和形状、热电偶的粗细和位置、加热速度、测试时的气氛、盛放样品的坩埚材料和形状等。升温速度对Tg测定影响较大，因为玻璃化转变是一松弛过程，升温速度太慢，转变不明显，甚至观察不到；升温快，转变明显，但移向高温。升温速度对影响不大，但有些聚合物在升温过程中会发生重组、晶体完善化，使和结晶度都提高。升温速度对峰的形状也有影响，升温速度慢，峰尖锐，因而分辨率也高。而升温速度快，基线漂移大。一般采用10℃/min。。在实验中，尽可能做到条件一致，才能得到重复的结果。

气氛可以是静态的，也可以是动态的。就气体的性质而言，可以是惰性的，也可以是参加反应的，视实验要求而定。对聚合物的玻璃化转变和相转变测定，气氛影响不大，但一般采用氮气，流量30ml/min左右。

试样因素主要包括颗粒大小、热导性、比热、填装密度、数量等。在固定一台仪器的情况下，仪器因素中起主要作用的是加热速度，样品因素中主要影响其结果的是样品的数量，只有当样品量不超过某种限度时峰面积和样品量才呈直线关系，超过这一限度就会偏离线性。增加样品量会使峰的尖锐程度降低，在仪器灵敏度许可的情况下，试样应尽可能的少。在测Tg时，热容变化小，试样的量要适当多一些。试样的量和参比物的量要匹配，以免两者热容相差太大引起基线漂移。试样的颗粒度对那些表面反应或受扩散控制的反应影响较大，粒度小，使峰移向低温方向。试样要装填密实，否则影响传热。在测定聚合物的玻璃化转变和相转变时，最好采用薄膜或细粉状试样，并使试样铺满盛皿底部，加盖压紧。对于结晶性高聚物，若将链端当作杂质处理，高分子的分子量对熔点的影响可表示为：

11R2 0TmTmHuPn

测定不同分子量结晶高聚物的Tm，以TmPn为聚合度，Hu与结晶状态的性质无关，

对

10作图，可求出平衡熔点Tm。 M

三、仪器与试剂：

1.仪器：

TA公司Q200型差示量热扫描仪。

2.待测样品：

聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等，参比物为α-Al2O3。

四、实验步骤：

1.确定Purge gas、Air Cool气体管线已经开启与冷却配件(如RCS)开机妥善

2.打开主机“POWER”键

3.

打开计算机，于计算机桌面点选，取得与DSC的联机

4.将5~10mg的样品秤重后依照其型态的不同，而选择使用液态或固态样品盘，再用压片机压片。

5.将压好的样品置入DSC CELL样品平台上(靠近自己的一方)

6.准备一个和样品盘型式相同的参考盘放在DSC CELL参考平台上(靠近仪器的一方)

7.盖上盖子

8.设定purge Gas流量，通常约为30~50ml/min

9.选择Calibration/Cell/Temperature Table中确定校正值是否正确，若不正确，请输入校正值或重新校正

10.选取工具列中【Experiment View】键，于Summary中输入样品信息Show Fig1

Fig 1

11.于Procedure中【Editor】编辑测试条件方法(其中温度不能超过样品的分解温度)如

Show Fig2

Fig 2

12.于Notes中输入批注

13.编辑完后按【Apply】

14.按【Start】开始进行实验

15.在实验进行中可选取 【Full Size Plot View】、【Plot View】等键来观看实

验的实时图形

16.Melt及Cure之后，再来即会开始产生分解，请立刻停止实验，若是污染

DSC Cell时，请立刻作妥善的处理(如为未知样品，请用TGA确定分解温度)

17.只要在联机(ON-Line)状态下，DSC所产生的数据会自动一次次转到计算

机硬盘中，实验结束后，完整的档案便会存取到硬盘里

18.关机步骤如下

(1) 关掉“POWER”

(2) 关掉其它外围配备，如RCS等

19.结束实验与结果分析后，可将计算机关闭，关闭时将打开的窗口一一关掉

后，再按“Shout Down”，这是正常结束程序

五．结果分析

TA仪器的通用分析程序Universal Analysis Program，可分析各式各样不同的热分析数据资料。在程序中有很多种选择性，可依客户制定图表，也可限制数据范围来作分析。

1. 选择【Universal Analysis】软件，便会显示如下之窗口

Show Fig3

Fig 3

2. 按File/Open中选择欲分析的档案

Show Fig4

Fig 4

3. 选好后，便会出现Data File Information窗口 Show Fig5

Fig 5

4. 在窗口右上角的【Signals】按钮上按一下，便会出现如Fig 6所示的窗口

Fig 6

Fig 7

5.选择Analyze底下各种分析功能在选定范围后分析图谱

6.选择Rescale与Graph底下的功能去调整图形刻度与设定

7.分析完毕可以由File/Save Session存取分析好的图档，如

Show Fig8

Fig 8

思考题：

1． DSC的基本原理是什么？在聚合物的研究中有哪些用途？

2. 在DSC谱图上怎样辨别Tm、Tc、Tg？

参考文献：

[1] 陈镜泓，李传儒编著，热分析及其应用，北京，科学出版社，1985

[2] 刘振兴等编.高分子物理实验，广州，中山大学出版社，1991.