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tangsd2

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[交流] [学术活动]DSC在高分子材料研究中的应用问题探讨（4.17号有新的问题）

热分析是表征材料的基本方法之一，多年以来一直广泛应用于科研和工业中。近年来在各个领域，特别是高分子材料领域，都有了长足发展。差示扫描量热法（DSC）是应用最广泛的热分析技术之一。

1.DSC基本知识

详情清参见http://emuchhelp.ys168.com/中“小木虫专业区讨论活动用文件夹“下课件，由于该课件为其他虫友提供，所以，请大家多多支持该贴http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=413638&fpage=2

2.个人使用经验

在开始DSC测试前，需要考虑以下几个问题：
1）样品状态：固体，粉末，液体等
   由于液体样品需要使用专门的铝皿，所以大部分实验室基本不配备。
   对粉末样品而言，制样过程比较容易造成样品重量的减少，如果需要精确的热焓值，得事先提醒下测试者，尤其是在学校普通的实验室做测试的时候。

  2）样品质量：<5mg，5-10mg….
样品量的多少与测试结果的准确性有较大的影响，尤其是测试玻璃化转变时，具体细节也可参照本贴中提供的相关资源。
  3）数据需求：热流，热焓，温度，时间…
  4）扫描速率：5度/min，10度/min......

3.个人疑惑的问题

1）玻璃化转变温度的求取
   在测试中发现，玻璃化转变温度求取时跟个人操作相当有关，同样的一条DSC曲线，选取的起始、终止温度不同时，得到的Tg相差较大，尤其对转变前后基线不是很平行的曲线。
我的问题是：
      有没有比较严格的选取尺度，比如前后不能超过多少度？？
      对两条基线不平行的曲线，如何较为合理的得到数据？
      对样品怎样处理后能够得到更加明显的玻璃化转变？
2）用DSC研究聚合物结晶动力学是非常常用的方法，在等温结晶操作中，常出现结晶起始点与终止点不在同一直线的情况，这时候进行动力学计算时，一般是怎么处理的
新加的问题:
3)新问题，希望大家能够解答：当DSC熔融曲线出现多重峰重叠在一起,怎样有效的分峰计算其面积(求熔融焓的基础)
4)
第４１楼问题：

引用回帖:

我最近开始做的有机无机复合蓄热材料，其DSC有连续的尖锐锋出现，似乎少有这样的相关文献研究，不知该如何解释啊

第４２楼问题

引用回帖:

最近我做的丙烯酸酯类polymer的DSC, TA公司Q100系列,出现的问题有:
称样后第一次做总是无峰,
消除热历史后弟二次与第三次的Tg点可相差5度

大家说是甚么问题呢, 有甚么解决方法

希望大家能够踊跃参与本版的这个学术交流活动。你可以回答我的问题，也可以在后面跟贴提出自己在DSC测试或应用研究过程遇到的问题，我会将这些问题
汇集于第三楼，由我或其他虫友集中进行解答。

第二楼：DSC资源汇总
第三楼：DSC相关学术问题汇总

[ Last edited by tangsd2 on 2007-4-17 at 12:01 ]

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1楼2007-04-08 08:41:52

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斛兵秋韵

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★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
hzsch-1978(金币+4):谢谢,您对DSC懂得确实很多,不知道能不能和您讨论一下结晶动力学方面的问题?
江南豪情(金币+3):不错,谢谢提供!

就我看到的文献，DSC的应用可分为定性和定量两种。定性是指一些峰形不规整的情况，这种情况下对热事件归属的判断是最重要的，而且也不可能量化。定量就是峰形规则，易于表征和量化的情况，我们通常看到的文献往往谱图很漂亮，就是这个原因。但有时定量分析其实也是一种估算，热分析中没有严格精确的概念。结晶动力学分析自然是定量分析，因此我的观点是不要对不典型的结晶峰进行结晶动力学分析，搞明白为何峰形不规整比计算误差很大的结晶动力学参数更重要。对于热事件重叠的问题，通常要通过样品的预处理来澄清，但也是有条件的，有些是DSC技术不能区分的，我刚开始的时候也是受销售商的误导，认为DSC什么都能做，其实大错特错，多数情况下得到的结果只能是一种参考，要和其他更直接的方法相互结合使用。在国外DSC通常被看作是实验室的workhorse，一个样品拿来，不管3721，先跑一遍再说。一定要突出样品前处理在分析中的重要作用，只有前处理得当，才有可能得到易于表征的谱图。而前处理的设备是很昂贵的，最近用DSC在nature上发几篇文章就属于这种情况，尽管谱图是DSC出的，但工作的核心是前处理。企图对不规整的峰进行定量分析往往是在做无用功。
对于重叠热事件的分离，有些可以通过预处理（包括在DSC上的处理和用DSC以外的设备处理），但多数情况下是不可能成功的。有些情况比较特殊，比如有些热事件是时间无关的（热分析的术语好像叫热力学事件），其实再快也需要时间的，呵呵。比如比热随温度的变化就是这个情形，温度变了，比热会立即变化，看起来是和时间无关。动力学事件就是变化是个过程，不可能立即完成，而需要时间，比如结晶过程，TG以下的焓松弛过程以及升温到Tg以后的焓恢复过程。如果热力学事件和动力学事件刚好重叠，比如通常所说的升温过程中玻璃化转变的比热跃迁和焓恢复过程的重叠，就可以用温度调制DSC（TMDSC）实现二者的分离。我也看到有些人用TMDSC发了一些文章，但总是不令人满意，还有写文章是直接对这种技术提出批判。我个人的观点是，用于分离快事件和慢事件上，这种技术是有效的，但远没有达到定量的水平，比如，你用这种技术得到一条热力学热流（比热）和动力学热流(比如上面有结晶峰)，你根本不清楚峰面积到底代表什么（和常规扫描得到的的结晶峰相差很远）。
还有，这项专利为生产热流型DSC的TA公司所有，而PE拥有功率补偿型DSC专利，其是仪器是以灵敏度见长，但PE由于没有TMDSC的专利，于是就搞出一个升温-等温-升温的阶梯型的温度调制方法，快的事件以脉冲式的升温体现，慢的事件以脉冲升温后较长时间的等温体现。我的观点是如果能将TA的正弦调制和PE的功率补偿相结合就玩美了，看了一篇文献，美国就有一个实验室是这么干的，由于要改仪器的主板，需要专业知识，国内还没见过。这种升温等温的温度程序除了可以准确测量比热以外和分离热事件外，好像还能测导热系数。这是PE与TA竞争的一种结果，理论是PE委托德国罗斯托克大学的两位教授做的，看看实验流程你就清楚的，除了理论上玩玩，发发文章玩玩，谁也不会费这个功夫去这样测导热系数。
总之，DSC不是万能的，定性和定量要分清，不能定量分析的不要勉强。

另外，对15楼有点不同看法，我记得熔融过程好像应该在可逆热流曲线上体现。熔融过程只能在熔点下进行，比如冰，不到0度是不会融化的，而结晶过程却可以在不同的温度下进行。

几年前的观点了，迫于生计，早就不搞这个了，一点不成熟的看法，供大家批判！

[ Last edited by 斛兵秋韵 on 2007-4-12 at 15:56 ]