塑料差热分析仪是一种用于研究塑料材料热性能的重要仪器,基于差热分析(DTA)或差示扫描量热法(DSC)原理,通过测量样品与参比物在程序控温下的温度差或热流差,来揭示材料的热行为。在实验中,差热电偶的两个热端分别插入热中性体和被测试的塑料样品中。随着加热炉的均匀升温,若塑料样品发生相变、熔融或分解等物理化学变化,就会产生热效应,导致与热中性体之间产生温差,差热电偶因此产生温差电势。通过测量并记录这一温差电势随时间或温度的变化,可以得到差热曲线,从而分析塑料样品的热性能。
一、实验前准备
1.环境与设备检查
确保实验室温度稳定(通常20–25℃)、无强振动和电磁干扰。
检查仪器是否水平放置,气体管路(氮气、空气等)连接正确、无泄漏。
开启冷却系统(如液氮或机械制冷装置,若需低温测试)。
2.开启仪器与软件
打开主机电源、计算机及DSC控制软件(如TA Universal Analysis、Mettler STARe等)。
预热仪器30分钟以上,使炉体温度稳定。
3.选择合适坩埚
塑料常用铝制标准坩埚(带盖,可压封);
若测试高温氧化或挥发物,可选高压坩埚或穿孔盖;
确保坩埚洁净、无残留,必要时用酒精擦拭并烘干。
二、样品制备
取样
用剪刀或切片机取5–15 mg塑料样品(精确至±0.1 mg),颗粒或薄片为宜,避免大块或纤维缠绕。
称重
使用微量天平准确称量样品质量,并记录。
装样
将样品放入坩埚中央;
盖上坩埚盖,用压片机密封(防止挥发损失,尤其对含增塑剂的PVC等);
同时准备一个空坩埚作为参比(或使用仪器内置参比)。
三、装载样品与开始测试
放置坩埚
打开炉盖,将样品坩埚放入样品位,空坩埚放入参比位(部分仪器自动识别)。
关闭炉盖,确保密封良好。
启动测试
在软件中确认参数无误,点击“Start”开始运行。
仪器自动通气、控温、采集热流信号。
四、测试结束与数据处理
取出样品
待炉温降至室温(或安全温度,如<50℃)后,打开炉盖,取出坩埚。
高温时严禁开盖,以防烫伤或损坏传感器。
数据保存与分析
软件自动生成DSC曲线(热流vs.温度/时间);
分析关键特征点:
玻璃化转变温度(Tg):基线台阶变化处;
熔融峰(Tm):吸热峰顶;
结晶峰(Tc):放热峰;
熔融焓(ΔHm):用于计算结晶度。
清洁与关机
清理炉膛内可能的样品残留;
关闭软件、主机电源、气体阀门;
填写使用记录。
五、注意事项
样品量不宜过多:过大会导致热传导滞后,峰形展宽。
避免含卤素或腐蚀性材料直接测试:可能损坏传感器(如PVC高温释放HCl)。
s次测试未知塑料:建议先做TGA(热重分析)确定分解温度,避免DSC超温分解。
定期校准:使用标准物质(如铟、锌)进行温度与热量校准(通常每3–6个月一次)。
