差示掃描量熱儀（Differential Scanning Calorimeter）DSC

測定玻璃化溫度和熔點及結(jié)晶度研究結(jié)晶過程和固化反應(yīng)表征兩聚合物相溶性差示掃描量熱法(DSC)（DifferentialScanningCalorimetry）焓變化率溫度吸熱結(jié)晶性聚合物DSC升溫曲線設(shè)定環(huán)境氣氛設(shè)定升溫速率(℃/min)DSC儀器照片DSC樣品倉樣品皿不同紡速對PET卷繞絲冷結(jié)晶的影響熱流率mW溫度(oC)

TiO2成核劑添加量對冷結(jié)晶的影響一種熱致型芳香共聚酯液晶高分子

DSC圖吸熱第七節(jié)差示掃描量熱法（DSC）

（DifferentialScanningCalorimetry）7.1DSC原理7.2DSC在聚合物研究中的應(yīng)用7.3思考題7.1DSC原理

7.1.1基本思想物質(zhì)或材料的物理或化學變化伴隨熱效應(yīng)。

（玻璃化轉(zhuǎn)變、冷結(jié)晶、熔融、晶型轉(zhuǎn)變、固化反應(yīng)、氧化反應(yīng)、分解反應(yīng))

由材料的DSC圖（焓變化率---溫度關(guān)系圖）

（1）可確知發(fā)生某種變化的溫度（區(qū)間）（2）可定量計算相應(yīng)變化所吸收(或放出)的熱量

從DTA----到DSC

DTA熱流型DSC功率補償型DSC

樣品池與參比池單位時間“熱流量差”

＝樣品焓變率

dQ/dt

dH/dt

在程序控溫條件下測量輸入到試樣池和參比池的熱流量差與溫度（或時間）的關(guān)系

7.1.2

功率補償型差示掃描量熱法(DSC)加熱池試樣兩池“熱流量差”=樣品池電熱絲與參比池電熱絲電功率差DTA與兩種類型DSC比較DTADSC熱流型DSC功率補償型7.1.3

功率補償型DSC測量原理---零位補償原理等壓條件下樣品池與參比池等同保持樣品池與參比池溫度差≡0

隨著溫度或時間變化----------樣品焓變化率=樣品與環(huán)境熱交換的熱流率(單位時間交換的熱量）=樣品池與參比池熱流率之差=樣品池電熱絲與參比池電熱絲之間的電功率差

溫度(oC)

吸熱放熱焓變化率mW焓變化率mW溫度(oC)

焓變化率隨溫度變化的關(guān)系曲線7.1.4DSC圖示坐標DSC縱坐標：

樣品焓變化率（dH/dt）(mW)

樣品熱流率（dQ/dt

）(mW)

樣品池電熱絲與參比池電熱絲電功率差（⊿W）(mW)DSC橫坐標：

溫度

(K或C)

時間

（min)DSC圖中玻璃化溫度Tg點的確定OnsetTg中點TgTemperatureEndothermicHH/2HeatflowDSC圖中熔點Tm的確定峰位熔點Temperature

onset熔點HeatflowEndothermic聚合物材料

DTA或DSC典型圖熱流率mW溫度(oC)

吸熱7.2DSC在聚合物研究中的應(yīng)用

測定玻璃化溫度和熔點最常用的方法測定相變焓及結(jié)晶度，研究結(jié)晶動力學研究固化反應(yīng)表征聚合物相容性液晶多相轉(zhuǎn)變，測定比熱和氧化誘導期等聚合物P1與聚合物P2不相容

二者共混物表現(xiàn)出各自的Tg溫度Tg1Tg2焓變化率吸熱聚合物P1與聚合物P2相容性

DSC用Tg表征P1P1+P2不相容P1+P2部分相容P1+P2相容很好P1+P2相容P2TemperatureHeatflowEndo不同共聚組成的

（-蒎烯/異丁烯）共聚物DSC圖平衡熔點實際中，結(jié)晶溫Tc＜熔融溫TmTc降低，Tm相應(yīng)降低，且（Tm-Tc

）增大Tc升高，Tm相應(yīng)升高，且（Tm-Tc

）減小理論上，

Tc=Tm時，Tm為“平衡熔點”DSC法結(jié)晶度計算其中,Xc

---試樣結(jié)晶度（%）

Hf---單位質(zhì)量試樣熔融熱ΔH0---完全結(jié)晶的相同聚合物單位質(zhì)量熔融熱

EndoTAvrami等溫結(jié)晶方程:1-(Xt

/Xt∞)

=exp(-Ktn

)

Xt∞

------結(jié)晶全部完成時刻結(jié)晶度

Xt

------t時刻達到的結(jié)晶度。

定義：

K-結(jié)晶速率常數(shù)

n–Avrami指數(shù)（與成核和晶體生長有關(guān)）Avrami方程兩邊取兩次對數(shù)：

ln[-ln(1-(Xt/Xt∞)]=lnK+nlnt

以ln[-ln(1-(Xt/Xt∞)]對lnt作圖，則可求得K及n

Exothermict(min)tXt

/

Xt∞

=a/At∞t0一種熱致型芳香共聚酯液晶高分子

DSC圖不同紡速對PET卷繞絲冷結(jié)晶的影響熱流率mW溫度(oC)

TiO2成核劑添加量對冷結(jié)晶的影響MWNTs含量

對PPS/MWNTs復合物結(jié)晶溫度及熔點的影響降溫結(jié)晶升溫熔融MWNTs-OH含量

對PPS/MWNTs-OH復合物結(jié)晶溫度及熔點的影響降溫結(jié)晶升溫熔融7.3思考