上海盈諾DSC終熔點測試實驗研究報告
有的客戶問,為什么我們測試的熔點不穩(wěn)定?忽大忽小,誤差很大,和其他實驗室對比數(shù)據(jù)誤差很大呢?那么客戶測試的“熔點",指的是測試的初熔點還是峰值呢?假設(shè)是同一個樣品,有什么影響因素呢?
DSC測熔點中,基線剛開始下降時是初熔點,基線下降的低值是通常定義的熔點;有些物體的熔化是一個過程,包括初熔點、峰值、融程和終熔點。
特征溫度如下圖所示[1]:
① 外推起始溫度Tei ℃,即“初熔點":
外推基線與對應(yīng)于轉(zhuǎn)變開始的曲線大斜處所作切線的交點所對應(yīng)的溫度。
② 峰溫度Tp ℃,=:
峰達到的大值(或小值)所對應(yīng)的溫度。
③ 外推終止溫度Tef ℃,即“終熔點":
外推基線與對應(yīng)于轉(zhuǎn)變結(jié)束的曲線大斜處所作切線的交點所對應(yīng)的溫度。
其中終熔點,我們認為是樣品剛剛好*融化。
目前,我們測試初熔點Tei數(shù)據(jù)穩(wěn)定,但是終熔點Tp受實驗樣品量、升溫速率影響,數(shù)據(jù)有差異。我們使用華東理工大學(xué)提供的樣品:9號蠟,做本次實驗,控制單一變量(實驗樣品量、升溫速率)實驗數(shù)據(jù)如下:
以1.71mg為基礎(chǔ)重量,記為1x,3.45mg為2x,即2倍基礎(chǔ)重量,6.98mg為4x,8.5mg為5x,14.19mg為8x,17.08mg為10x;升溫速率分為0.5℃/min、1℃/min、2℃/min(本次實驗使用較為低的升溫速率,平時實驗時,常用的升溫速率為5℃/min或10℃/min或20℃/min);
表一:在不同重量、不同升溫速率下,樣品的峰值對比:
重量mg | 倍數(shù) | 升溫速率℃/min | 峰值溫度℃ |
1.71 | 1x | 0.5 | 71.7 |
1 | 72.4 | ||
2 | 72.78 | ||
3.45 | 2x | 0.5 | 72.1 |
1 | 72.59 | ||
2 | 73.5 | ||
6.98 | 4x | 0.5 | 73.5 |
1 | 74.2 | ||
8.5 | 5x | 1 | 74.4 |
2 | 74.8 | ||
14.19 | 8x | 1 | 75.4 |
17.08 | 10x | 0.5 | 74.19 |
1 | 75.89 | ||
2 | 76.49 |
表二:在1℃/min升溫速率下,不同重量樣品的峰值對比:
重量mg | 倍數(shù) | 升溫速率℃/min | 峰值溫度℃ |
1.71 | 1x | 1 | 72.4 |
3.45 | 2x | 1 | 72.59 |
6.98 | 4x | 1 | 74.2 |
8.5 | 5x | 1 | 74.4 |
14.19 | 8x | 1 | 75.4 |
17.08 | 10x | 1 | 75.89 |
由上面兩個表格可見,峰值溫度與升溫速率、實驗樣品量成正相關(guān)關(guān)系,即隨著升溫速率或?qū)嶒灅悠妨吭黾?,終熔點也會隨之的變大,因為爐體溫度不是恒定不變的,一直以一定的升溫速率增加,樣品融化總是需要一定的時間,在融化的過程中,爐體溫度一直在增加。
目前,我們使用的升溫速率比較低,如果按照正常實驗的升溫速率(5-20℃/min,數(shù)據(jù)將偏差的比較大)
為更加明顯的觀察以上表格內(nèi)的數(shù)據(jù),我們將實驗曲線綜合處理,如下圖所示:
注:為了更加明顯的觀察曲線峰值的區(qū)別,我們將熔點峰放大到全屏展示,因此數(shù)據(jù)曲線將顯示出微觀的波動,相對其他數(shù)據(jù)報告的曲線會波動比較大,正常坐標范圍室,基線是很平穩(wěn)的。
圖2:在0.5℃/min升溫速率下不同重量樣品的峰值對比圖
圖3:在1℃/min升溫速率下不同重量樣品的峰值對比圖
圖4:在2℃/min升溫速率下不同重量樣品的峰值對比圖
圖5:1.71mg樣品,在不同升溫速率下的峰值對比圖
圖6:3.45mg樣品,在不同升溫速率下的峰值對比圖
圖7:17.08mg樣品,在不同升溫速率下的峰值對比圖
由上述6張曲線圖的直觀展示,初熔點相對比較穩(wěn)定,峰值隨著升溫速率的變化、試驗樣品量的變化而變化,因此,我們設(shè)備在使用標準樣品校正的時候,通常情況下,使用該標準樣品的初熔點位置為標準熔點數(shù)據(jù)。
因此,如果您需要與其他單位做數(shù)據(jù)對比,要提前溝通好,對比的是初熔點還是峰值?升溫速率是多少?實驗樣品量是多少?不然,極大可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)對不上,但是設(shè)備標定正確的事情,造成不必要的誤會。
如對上文數(shù)據(jù)和觀點有何異議,歡迎與我們聯(lián)系,進行實驗對比與探討,我們期待著各位科研人員的指正。
上海盈諾精密儀器有限公司-熱分析實驗室
2018-8-04
[1] 參考國標《GB/T 19466-3-2004 塑料 差示掃描量熱法(DSC)第3部分:熔融和結(jié)晶溫度及熱焓的測定》