差示扫描量热仪(DSC)是一种通过测量样品与参比物间热流差随温度变化关系,实现材料热性质定量分析的高灵敏度热分析仪器。其核心工作原理基于能量守恒定律,当样品发生熔融、结晶、玻璃化转变或化学反应时,会伴随热量吸收或释放,仪器通过补偿样品与参比物的温差,记录热流功率差与温度的关系曲线(DSC曲线),从而获取材料的热力学参数。
该仪器具备高精度与宽温区测试能力,温度范围覆盖-170℃至1650℃,温度分辨率达0.1℃,可检测0.1μW量级的微弱热效应。其双加热/测温系统独立控制设计,消除了传统差热分析的基线漂移问题,实现了热效应的精准定量测定。例如,在聚合物测试中,DSC曲线可清晰显示玻璃化转变温度(Tg)、熔融温度等特征参数,峰面积积分可计算熔融焓和结晶度,为材料性能评估提供关键数据。
1、样品性质评估
明确样品是否具有挥发性、腐蚀性、爆炸性或毒性:若为挥发性样品(如有机溶剂),需使用密封坩埚;腐蚀性样品(如强酸、强碱)需选择惰性材质坩埚(如陶瓷、铂金);易燃易爆样品需在惰性气体保护下测试,并降低升温速率。
样品状态:固体样品需研磨成均匀粉末(避免颗粒过大导致热传导不均),液体样品需避免气泡(可静置或离心除气),糊状样品需确保质地均匀。
2、样品量与坩埚选择
样品量:根据样品热效应大小调整,通常为1-10mg(热效应大的样品如金属相变可减少至0.5mg,热效应小的样品如聚合物玻璃化转变可增加至20mg),需保证样品在坩埚内均匀分布,覆盖坩埚底部(避免局部过热)。
坩埚类型:
普通样品:铝坩埚(成本低,适用温度≤600℃,不适合含氯、硫的样品,易腐蚀铝);
高温样品(>600℃):陶瓷坩埚(氧化铝)或铂金坩埚(耐腐蚀性强,成本高);
密封需求:挥发性或易氧化样品需使用压盖式密封坩埚(用专用压盖器密封,确保不漏气),无需密封的样品用敞口坩埚。
3、参比物准备
参比物需选择在测量温度范围内无热效应、热稳定性好的物质,常用α-氧化铝(Al₂O₃),其用量与样品量接近(保证热容量匹配),同样装入参比坩埚中。
