信號4,熱流(mW);把D欄的數據作縱坐標,作圖;或者,以 信號5,溫差,(°C);把E欄的數據作縱坐標,作曲線;或者,以 信號6,溫差,(μV);把F欄數據作縱坐標,作曲線;【信號7,樣品清洗氣流(mL/min)保留,對實驗結果討論時,使用。
差熱分析曲線形貌主要由基線、峰和峰寬構成,其應用領域廣泛,且受多種因素影響。曲線形貌: 基線:曲線接近零溫差的部分,反映了樣品與參比物基本處于熱平衡狀態(tài)。 峰:分為放熱峰和吸熱峰,離開基線并返回的部分,峰高表示峰頂至內插基線的距離,峰面積代表峰與基線圍成的區(qū)域面積。
差熱分析是一種熱動態(tài)技術,在測試過程中體系的溫度不斷變化,引起物質的熱性能變化,因此,許多因素都可影響DTA曲線的基線、峰形和溫度。歸納起來,影響DTA曲線的主要因素有下列幾方面: 儀器方面的因素:包括加熱爐的形狀和尺寸、坩堝材料及大小形狀、熱電偶性能及其位置、顯示、記錄系統(tǒng)精度等。
在差熱分析(DTA)曲線中,當升溫速率較高時,峰形往往會變得更加尖銳且窄,甚至出現(xiàn)相鄰峰的重疊現(xiàn)象。這種尖銳且窄的峰形反映了反應的劇烈程度,意味著反應過程中快速釋放了大量的熱量。隨著反應速率的增加,反應物之間的化學反應更加迅速,導致熱量釋放更為集中,從而形成尖銳的峰形。
差熱曲線 物質在受熱或冷卻過程中,當達到某一溫度時,往往會發(fā)生熔化、凝固、晶型轉變、分 解、化合、吸附、脫附等物理或化學變化,并伴隨有焓的改變,因而產生熱效應,其表現(xiàn)為樣品與參比物之間有溫度差。記錄兩者溫度差與溫度或者時間之間的關系曲線就是差熱曲線(DTA曲線)。
差熱曲線的峰形、出峰位置、峰面積等受被測物質的質量、熱傳導率、比熱、粒度、填充的程度、周圍氣氛和升溫速度等因素的影響。因此,要獲得良好的再現(xiàn)性結果,對上述各點必須十分注意。
差熱分析(DTA)曲線是用來記錄物質在受熱或冷卻過程中,與參比物之間溫度差的曲線。這種曲線展示了物質在特定溫度下發(fā)生的物理或化學變化,如熔化、凝固、晶型轉變等,這些變化伴隨著焓的改變。
熱分析中峰高的定義是“熱分析曲線的峰頂到內插基線間的豎直距離”,不是在峰頂位置上向準基線作垂線,而是在峰頂位置上向譜圖的基線作垂線,夾在峰頂和內插基線之間的線段是峰高線,因為譜圖的基線是譜儀經過對標準物質,如二氧化硅,進行多參數全面調試的結果。
曲線形貌: 基線:曲線接近零溫差的部分,反映了樣品與參比物基本處于熱平衡狀態(tài)。 峰:分為放熱峰和吸熱峰,離開基線并返回的部分,峰高表示峰頂至內插基線的距離,峰面積代表峰與基線圍成的區(qū)域面積。 峰寬:峰偏離基線至返回的區(qū)域長度,體現(xiàn)了熱效應的持續(xù)時間。
是否具有熔點需要通過DSC測試來確定。在最高溫度達到約280度(視樣品分解溫度而定)的情況下進行測試。DSC測試時,最高溫度必須低于樣品的分解溫度。通過DSC曲線分析,向上表示放熱峰,向下表示吸熱峰。峰高定義為熱分析曲線的峰頂到內插基線間的豎直距離,這一定義適用于峰頂位置向譜圖基線作垂線的測量。
峰高:表示試樣和參比物之間的最大溫度差,指峰頂至內插基線間的垂直距離,如bi。 峰面積:指峰和內插基線之間所包圍的面積。 外延始點:指峰的起始邊陡峭部分的切線與外延基線的交點。如J點。 在DTA曲線中,峰的出現(xiàn)是連續(xù)漸變的。
差示掃描量熱法(DSC)是一種常用的測定高分子材料熔點和結晶度的方法。它通過測量樣品在升溫或降溫過程中吸收或釋放的熱量,來確定材料的熔點和結晶度。首先,將待測樣品放入DSC儀器中,并對其進行加熱或冷卻。在這個過程中,樣品會經歷一系列的物理變化,包括熔化、結晶等。
測熔點,首先會有一個向下的吸熱峰,國際熱分析協(xié)會International Confederation for Thermal Analysis(ICTA)規(guī)定前基線延線與峰前沿斜率最大處切線交點代表熔點,前基線就是指熔化前接近水平的基線,峰前沿就是指峰達低點前的那段曲線。
DSC分析原理:DSC熱分析法,用于研究材料在控制加熱或冷卻過程中吸放熱量的變化。通過測量樣品與參比物在相同溫度程序下的熱量差異,可以得到樣品的熱性質,如熔點、沸點、玻璃轉變溫度、結晶度、反應熱等信息。此方法廣泛應用于材料科學、化學、藥學等領域,用于研究材料的熱穩(wěn)定性、相轉變、反應動力學等。
熔融過程:在DSC曲線上,熔融過程表現(xiàn)為吸熱峰。熔點確定:通過分析DSC曲線上的吸熱峰,可以確定尼龍材料的熔點。實驗結果:實驗結果顯示,PA6的熔點約為220℃,與理論值相近;PA66的熔點約為261℃,同樣與理論值接近。這顯示了不同生產工藝對尼龍材料熔點的影響。
制備參比樣品,通常為空坩堝。秤取10~20mg的樣品,放置于坩堝中。實驗開始:將試樣和參比樣品置于爐體內。輸入樣品質量。開始實驗,儀器將按照設定的參數進行升溫,并記錄DSC曲線。數據收集與分析:當DSC曲線出現(xiàn)熔點峰后,停止實驗并保存數據。分析數據,確定熔點和熱焓。
1、由計算機進行數據采集處理后形成DTA峰形曲線,根據出峰的溫度及其面積的大小與形狀可以進行分析。DSC的原理和DTA基本相似,其改進之處是在試樣和參比物下增加了兩組補償加熱絲,當試樣在加熱過程中由于熱反應而和參比試樣間出現(xiàn)溫差ΔT時,通過差熱放大和差動熱量補償使流入補償絲的電流發(fā)生變化。
2、DSC是DTA技術的改進,通過增加補償加熱絲和差動熱量補償,提高了儀器的熱滯后現(xiàn)象和反應靈敏度。DSC可以通過一系列計算提供更準確的定量結果,而DTA的定量性則依賴于比例常數K的確定,其值會隨著溫度、儀器和操作條件的變化而變化。
3、通過差熱放大電路和差動熱量補償放大器,實時補償試樣與參比物間的熱功率差異,記錄的是兩者熱功率之差隨時間的變化。這使得DSC曲線成為分析物質在加熱或冷卻過程中的物理、化學性質變化的有效工具,幫助我們對物質進行定性、定量分析,從而進行物質鑒定以及新材料研究和開發(fā)提供熱性能數據和結構信息。
4、DTA差熱分析:差熱分析(differential thermal analysis,簡稱DTA)與DSC類似,也是一種熱分析技術。在DTA中,樣品和參比物同時受到相同的加熱或冷卻速率,當樣品因熱效應產生溫度變化時,通過測量樣品和參比物之間的溫度差來分析樣品的熱效應。
5、差熱分析儀(DTA)則通過差動熱量補償,記錄試樣和參比物間的熱功率之差隨時間的變化關系。同步熱分析儀結合了熱重分析(TG)和差熱分析(DTA)的優(yōu)點,可以在一次測量中完成質量變化和熱量效應的分析,縮短測試時間,確保測試結果的可比性。
6、如果升溫速率恒定,記錄的也就是熱功率之差隨溫度T的變化關系。
從DTA獲得的曲線試驗數據是這樣表示的:縱坐標代表溫度差ΔT,吸熱過程顯示一個向下的峰,放熱過程顯示一個向上的峰。橫坐標代表時間或溫度,從左到右表示增加。如附圖左圖所示。 圖中: 基線:指DTA曲線上ΔT近似等于0的區(qū)段,如oa、de、gh。如果試樣和此外的熱容相差較大,則易導致基線的傾斜。
熱分析曲線(如DTA曲線)通常顯示的是在某一溫度下材料的熱反應過程。通過觀察曲線的形狀和位置,可以大致判斷一個反應是吸熱還是放熱。在 DTA 曲線中,如果某個溫度范圍內的曲線朝上,則表示該溫度范圍內的反應是吸熱反應。相反,如果曲線朝下,則表示該溫度范圍內的反應是放熱反應。
曲線形貌: 基線:曲線接近零溫差的部分,反映了樣品與參比物基本處于熱平衡狀態(tài)。 峰:分為放熱峰和吸熱峰,離開基線并返回的部分,峰高表示峰頂至內插基線的距離,峰面積代表峰與基線圍成的區(qū)域面積。 峰寬:峰偏離基線至返回的區(qū)域長度,體現(xiàn)了熱效應的持續(xù)時間。
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