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实验室分析仪器--DSC使用常见问题汇总

2022.2.06

1. DSC测试需要注意哪些条件?

主要有以下条件需要注意:升温速率、样品用量、制样方式、实验气氛、坩埚的选取、样品温度控制(STC)、DSC基线。


2. DSC测试需要多少样品,样品量对DSC测试有哪些影响呢?

样品量小时,所测特征温度较低,更“真实”有利于气体产物扩散,相邻峰(平台)分离能力增强,DSC 峰形也比较小。样品量大时,峰值温度向高温漂移,样品内温度梯度较大,气体产物扩散亦稍差,峰分离能力下降,峰形加宽,能增大 DSC 检测信号。

 

3.在DSC测试表征过程中,怎么同时选择合适的样品量及升温速率?

(1)提高对微弱的热效应的检测灵敏度:提高升温速率,加大样品量;


(2)提高微量成份的热失重检测灵敏度:加大样品量;


(3)提高相邻峰(失重平台)的分离度:慢速升温速率,小的样品量。

 

4.DSC有哪些坩埚,有什么区别,如何选择?

(1)Al坩埚传热性好,灵敏度、峰分离能力、基线性能等均佳温度范围较窄(< 500℃),用于中低温型DSC测试,可用于比热测试。


(2)PtRh 坩埚传热性好,灵敏度高、峰分离能力、基线性能佳,温度范围宽广,适于精确测量比热,易与熔化的金属样品形成合金。可使用氢氟酸浸泡清洗。


(3)Al2O3 坩埚样品适应面广,其灵敏度、峰分离能力、基线漂移等较PtRh差,温度范围宽广(可用于高温1650℃ ),不适于测定比热,易与部分无机熔融样品(如硅酸盐、氧化铁等)反应或扩散渗透。可使用王水与氨水浸泡清洗。


(4)Cu坩埚对塑料的氧化有催化作用,有时用于氧化诱导期(O.I.T.)测试。


(5)中压与高压坩埚适用于挥发性液体样品,液相反应,需要维持气体分压的封闭体系反应。

 

5.DSC在操作过程中有哪些要特别注意的地方?

(1)仪器可一直处于开机状态,尽量避免频繁开机关机。


(2)仪器应至少提前1小时开机。


(3)尽量避免在仪器极限温度附近进行恒温操作。


(4)试验完成后,必须等炉温降到200°C以下后才能打开炉体。


(5)测试样品及其分解物不能对传感器、热电偶造成污染。

 

6.炉体如果发生污染,如何处理?

(1)使用棉花棒蘸上酒精轻轻擦洗;


(2)使用大流量惰性吹扫气氛空烧至600℃;


(3)在日常使用温度范围内进行基线的验证测试,若基线正常无峰,传感器一般仍可继续使用;


(4)使用标样In与Zn进行温度与灵敏度的验证测试,若温度与热焓较理论值发生了较大偏差,需要重新进行校正。

 

7.DSC测试的气氛分哪些类,有何应用区别?

气氛主要是动态气氛、静态气氛和真空3类,可以从以下三点来分别


(1)从保护天平室与传感器、防止分解物污染的角度,一般推荐使用动态吹扫气氛;


(2)对于高分子TG测试,在某些场合使用真空气氛,能够降低小分子添加剂的沸点,达到分离失重台阶的目的;


(3)若需使用真空或静态气氛,须保证反应过程中的释出气体无危害性。


在不同的气氛条件下,结果有时候也是不同的,我们举个“NR/SBR 橡胶中增塑剂的分解”的例子:

将 NR/SBR 共混橡胶材料,在 N2 气氛下按照标准的 TG 方法进行分析,增塑剂的失重量为 9.87%。(增塑剂失重与橡胶分解台阶有较大重叠)

图片30.png 


将该样品在真空下进行测试,由于增塑剂沸点的降低,挥发温度与橡胶分解温度拉开距离,得到了更准确的增塑剂质量百分比:13.10%。


图片31.png 

 

8.DSC测试的常用气氛和特殊气氛有哪些?

常用气氛:

N2: 常用惰性气氛


Ar: 惰性气氛,多用于金属材料的高温测试。


He: 惰性气氛,因其导热性好,有时用于低温下的测试


Air: 氧化性气氛,可作反应气氛


O2: 强氧化性气氛,一般用作反应气氛


特殊气氛(如H2、CO、HCl 等):考虑气氛在测试所达到的最高温度下是否会与热电偶、坩埚等发生反应,注意防止爆炸和中毒。


通过改变测试气氛(如真空-氮气-空气),有助于深入剖析材料成分。

 

9.如何测试一些较微弱的、在常规条件下不易测出的玻璃化转变?

按照一般的热分析规律,可考虑加大样品量与使用较快一些的升温速率。


对于半结晶性的高分子材料,咱们三步走:

(1)先升过熔点使样品充分熔融;


(2)随后淬冷至玻璃化温度以下;


(3) 再次升温时玻璃化转变较为明显.

 

10.使用液氮进行冷却的降温测试,如何使温度曲线尽快达到线性?

在降温段之前设置一个恒温段(一般5~10min左右),将LN打开,初始流量不需很大,让仪器在降温之前先适应一下LN。然后降温段设置的流量根据情况酌情加大一些,但无需开到最大,仪器会自动根据冷却需要调节液氮流量。这样就能使冷却温度线较快的达到线性。

 

11.铝坩埚的加盖与压制有哪些实验技巧?

(1)坩埚盖子扎孔密闭:这是常规的坩埚使用方法,它适用于固体测试,样品可以粉末,颗粒,片状,块状等等。


(2)坩埚盖子扎孔,不密闭:这种方法是一种比较经济的方法,对于节省坩埚损耗很有帮助。有些样品做完试验后可以取出来且不污染坩埚,我们可以采取这种方法,不用压机将坩埚盖子和平盘压死,这样坩埚就可以重复使用了。


(3)敞口坩埚:即不加坩埚盖子,它适用于需要与吹扫气氛充分接触的实验(如氧化诱导期测试),但由于样品表面与流动气体接触会带走一定的热量,量热精度会稍低一些。


(4)坩埚密闭:坩埚盖子不扎孔,用压机将坩埚牢牢密封住,它适用于常规的液体测试。对于一些需要完全密闭,能承受更高压力的测试,耐驰还提供专门的中压、高压坩埚。

 

12.DSC在操作过程中有哪些要特别注意的地方?

(1)仪器可一直处于开机状态,尽量避免频繁开机关机


(2)仪器应至少提前1小时开机


(3)尽量避免在仪器极限温度附近进行恒温操作


(4)试验完成后,必须等炉温降到200°C以下后才能打开炉体


(5)测试样品及其分解物不能对传感器、热电偶造成污染。具体措施:实验前应对样品的组成有大致了解,如有危害性气体产生,实验要加大吹扫气的用量


(6)测试样品及其分解物绝对不能与测量坩锅发生反应,具体为:铝坩锅测试,测试终止温度不能超过600°C;绝对避免使用铂坩锅进行测试金属样品;金属样品的测试需查蒸气压~温度表格。

 

13.炉体如果已发生污染,该如何处理?

(1)使用棉花棒蘸上酒精轻轻擦洗;


(2)使用大流量惰性吹扫气氛空烧至600℃;


(3)在日常使用温度范围内进行基线的验证测试,若基线正常无峰,传感器一般仍可继续使用;


(4)使用标样In与Zn进行温度与灵敏度的验证测试,若温度与热焓较理论值发生了较大偏差,需要重新进行校正。



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