塑料差熱分析儀的原理

鼠鼠猛攻

塑料差熱分析儀的原理基于差熱分析技術(shù)，通過(guò)測(cè)量塑料樣品與參比物在相同升溫或降溫速率下的溫度差，來(lái)研究塑料的熱性質(zhì)和相變行為。以下是其詳細(xì)原理：
1、基本原理
當(dāng)塑料試樣發(fā)生物理或化學(xué)變化時(shí)，會(huì)伴隨著焓的變化，從而產(chǎn)生熱效應(yīng)，表現(xiàn)為試樣與參照環(huán)境之間有溫度差。
差熱分析儀將試樣和參比物分別放入坩堝，置于爐中以一定速率進(jìn)行程序升溫或降溫。
若以?T=Ts-Tr（Ts為試樣溫度，Tr為參比物溫度）對(duì)時(shí)間t作圖，所得曲線即為差熱分析曲線（DTA曲線）。在試樣無(wú)熱效應(yīng)的區(qū)間，?T大體一致，形成基線；當(dāng)試樣產(chǎn)生熱效應(yīng)時(shí)，與參比物間的溫差變大，在DTA曲線中表現(xiàn)為峰，吸熱過(guò)程出現(xiàn)吸熱峰，放熱過(guò)程出現(xiàn)放熱峰。
2、儀器組成及作用
加熱系統(tǒng)：提供測(cè)試所需的溫度條件，使試樣和參比物能夠按照設(shè)定的程序升溫或降溫。
溫度控制系統(tǒng)：精確控制加熱條件，如升溫速率、溫度測(cè)試范圍等，確保測(cè)試過(guò)程的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。
差熱系統(tǒng)：是整個(gè)裝置的核心部分，由樣品室、試樣坩堝、熱電偶等組成。熱電偶既是測(cè)溫工具，又是傳輸信號(hào)工具，用于測(cè)量試樣和參比物之間的溫度差。
信號(hào)放大系統(tǒng)：把差熱電偶產(chǎn)生的微弱溫差電動(dòng)勢(shì)放大、增幅、輸出，使儀器能夠更準(zhǔn)確地記錄測(cè)試信號(hào)。
記錄系統(tǒng)：早期采用雙筆記錄儀進(jìn)行自動(dòng)記錄，現(xiàn)在多使用微機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制和記錄，并可對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。
3、分析內(nèi)容
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：塑料從玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，熱容發(fā)生變化，在差熱曲線上會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)，由此可確定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，該溫度反映了塑料的鏈段運(yùn)動(dòng)開始變得活躍的溫度。
結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)：對(duì)于結(jié)晶性塑料，在升溫過(guò)程中，晶體結(jié)構(gòu)破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為熔點(diǎn)；在降溫過(guò)程中，塑料從熔融態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)的溫度為結(jié)晶溫度，這些溫度點(diǎn)可通過(guò)差熱曲線上的吸熱峰和放熱峰來(lái)確定。
熱穩(wěn)定性：通過(guò)觀察差熱曲線在高溫區(qū)域的變化，可以了解塑料在高溫下的熱穩(wěn)定性，如是否出現(xiàn)分解、氧化等現(xiàn)象，以及這些現(xiàn)象發(fā)生的溫度范圍。
反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：如果塑料在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如交聯(lián)、降解等，差熱分析儀可以測(cè)量反應(yīng)過(guò)程中的熱效應(yīng)變化，進(jìn)而推斷反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，如反應(yīng)速率常數(shù)、活化能等。

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