提升DSC测试精度需从关键参数优化与实验条件控制两方面入手,以下为具体策略:
关键参数优化
样品量:样品量需控制在适当范围,通常建议为5 - 20mg。样品量过多,样品内部温度分布不均匀,影响测量精度;样品量过少,信号强度不足,难以准确测量。对于含有挥发性成分的样品,应使用密封盘或干箱进行密封,以防止水分吸收和损失。
升温速率:通常建议升温速率为10°C/min,以平衡测量精度和实验时间。升温速率越大,峰温越高,峰形越大,基线越飘,相邻峰的分离越差;升温速率过慢,则可能会延长测试时间或降低测试效率。若想提高对微弱的热效应的检测灵敏度,可加快升温速率;若想更清晰地观察相邻峰,可选择慢速升温速率。
样品形态与制备:样品形态应为粉末、薄膜或小块,避免块状样品因热分布不均导致测量误差。块状样品建议切成薄片或碎粒,粉末样品应使其在坩埚底部铺平成一薄层,堆积方式一般建议堆积紧密,有利于样品内部的热传导;对于有大量气体产物生成的反应,可适当疏松堆积。
实验条件控制策略
仪器校准:在实验前,需对DSC仪器进行温度和热流校准,使用已知热容的物质(如铟)作为标准,确保仪器的基线稳定,避免因基线漂移导致的测量误差。
实验气氛:氮气气氛可以减少氧化反应的影响,适用于大多数材料;若需使用静态气氛,须保证反应过程中的释出气体无危害性。从保护天平室与传感器、防止分解物污染的角度,一般推荐使用动态吹扫气氛。
温度范围:温度范围应涵盖预期的特征温度值,并根据材料特性适当调整。对于半结晶性的高分子材料,可先升过熔点使样品充分熔融,随后淬冷至玻璃化温度以下,再次升温时玻璃化转变较为明显。
环境控制:实验室环境应保持恒温,避免外界温度波动对实验结果的影响。同时,要尽量避免在仪器极限温度附近进行恒温操作,试验完成后,必须等炉温降到200°C以下后才能打开炉体。
重复性测试:每次实验应至少重复三次,以评估结果的统计显著性。在报告结果时,应标明样品量、升温速率、实验条件等信息,以便结果的可追溯性和比较。
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