塑料差熱分析儀是一種用于研究塑料材料熱性能的重要儀器,基于差熱分析(DTA)或差示掃描量熱法(DSC)原理,通過測(cè)量樣品與參比物在程序控溫下的溫度差或熱流差,來揭示材料的熱行為。在實(shí)驗(yàn)中,差熱電偶的兩個(gè)熱端分別插入熱中性體和被測(cè)試的塑料樣品中。隨著加熱爐的均勻升溫,若塑料樣品發(fā)生相變、熔融或分解等物理化學(xué)變化,就會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng),導(dǎo)致與熱中性體之間產(chǎn)生溫差,差熱電偶因此產(chǎn)生溫差電勢(shì)。通過測(cè)量并記錄這一溫差電勢(shì)隨時(shí)間或溫度的變化,可以得到差熱曲線,從而分析塑料樣品的熱性能。
一、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備
1.環(huán)境與設(shè)備檢查
確保實(shí)驗(yàn)室溫度穩(wěn)定(通常20–25℃)、無強(qiáng)振動(dòng)和電磁干擾。
檢查儀器是否水平放置,氣體管路(氮?dú)?、空氣等)連接正確、無泄漏。
開啟冷卻系統(tǒng)(如液氮或機(jī)械制冷裝置,若需低溫測(cè)試)。
2.開啟儀器與軟件
打開主機(jī)電源、計(jì)算機(jī)及DSC控制軟件(如TA Universal Analysis、Mettler STARe等)。
預(yù)熱儀器30分鐘以上,使?fàn)t體溫度穩(wěn)定。
3.選擇合適坩堝
塑料常用鋁制標(biāo)準(zhǔn)坩堝(帶蓋,可壓封);
若測(cè)試高溫氧化或揮發(fā)物,可選高壓坩堝或穿孔蓋;
確保坩堝潔凈、無殘留,必要時(shí)用酒精擦拭并烘干。
二、樣品制備
取樣
用剪刀或切片機(jī)取5–15 mg塑料樣品(精確至±0.1 mg),顆?;虮∑瑸橐?,避免大塊或纖維纏繞。
稱重
使用微量天平準(zhǔn)確稱量樣品質(zhì)量,并記錄。
裝樣
將樣品放入坩堝中央;
蓋上坩堝蓋,用壓片機(jī)密封(防止揮發(fā)損失,尤其對(duì)含增塑劑的PVC等);
同時(shí)準(zhǔn)備一個(gè)空坩堝作為參比(或使用儀器內(nèi)置參比)。
三、裝載樣品與開始測(cè)試
放置坩堝
打開爐蓋,將樣品坩堝放入樣品位,空坩堝放入?yún)⒈任唬ú糠謨x器自動(dòng)識(shí)別)。
關(guān)閉爐蓋,確保密封良好。
啟動(dòng)測(cè)試
在軟件中確認(rèn)參數(shù)無誤,點(diǎn)擊“Start”開始運(yùn)行。
儀器自動(dòng)通氣、控溫、采集熱流信號(hào)。
四、測(cè)試結(jié)束與數(shù)據(jù)處理
取出樣品
待爐溫降至室溫(或安全溫度,如<50℃)后,打開爐蓋,取出坩堝。
高溫時(shí)嚴(yán)禁開蓋,以防燙傷或損壞傳感器。
數(shù)據(jù)保存與分析
軟件自動(dòng)生成DSC曲線(熱流vs.溫度/時(shí)間);
分析關(guān)鍵特征點(diǎn):
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg):基線臺(tái)階變化處;
熔融峰(Tm):吸熱峰頂;
結(jié)晶峰(Tc):放熱峰;
熔融焓(ΔHm):用于計(jì)算結(jié)晶度。
清潔與關(guān)機(jī)
清理爐膛內(nèi)可能的樣品殘留;
關(guān)閉軟件、主機(jī)電源、氣體閥門;
填寫使用記錄。
五、注意事項(xiàng)
樣品量不宜過多:過大會(huì)導(dǎo)致熱傳導(dǎo)滯后,峰形展寬。
避免含鹵素或腐蝕性材料直接測(cè)試:可能損壞傳感器(如PVC高溫釋放HCl)。
s次測(cè)試未知塑料:建議先做TGA(熱重分析)確定分解溫度,避免DSC超溫分解。
定期校準(zhǔn):使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(如銦、鋅)進(jìn)行溫度與熱量校準(zhǔn)(通常每3–6個(gè)月一次)。
