上海盈諾DSC終熔點(diǎn)測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告

   有的客戶(hù)問(wèn)，為什么我們測(cè)試的熔點(diǎn)不穩(wěn)定？忽大忽小，誤差很大，和其他實(shí)驗(yàn)室對(duì)比數(shù)據(jù)誤差很大呢？那么客戶(hù)測(cè)試的“熔點(diǎn)"，指的是測(cè)試的初熔點(diǎn)還是峰值呢？假設(shè)是同一個(gè)樣品，有什么影響因素呢？

   DSC測(cè)熔點(diǎn)中，基線剛開(kāi)始下降時(shí)是初熔點(diǎn)，基線下降的低值是通常定義的熔點(diǎn)；有些物體的熔化是一個(gè)過(guò)程，包括初熔點(diǎn)、峰值、融程和終熔點(diǎn)。

特征溫度如下圖所示[1]：

① 外推起始溫度T_ei ℃，即“初熔點(diǎn)":

外推基線與對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)變開(kāi)始的曲線大斜處所作切線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度。

② 峰溫度T_p ℃，=:

峰達(dá)到的大值（或小值）所對(duì)應(yīng)的溫度。

③ 外推終止溫度T_ef ℃，即“終熔點(diǎn)":

外推基線與對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)變結(jié)束的曲線大斜處所作切線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度。

   其中終熔點(diǎn)，我們認(rèn)為是樣品剛剛好*融化。

   目前，我們測(cè)試初熔點(diǎn)T_ei數(shù)據(jù)穩(wěn)定，但是終熔點(diǎn)T_p受實(shí)驗(yàn)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(hào)蠟，做本次實(shí)驗(yàn)，控制單一變量（實(shí)驗(yàn)樣品量、升溫速率）實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)使用較為低的升溫速率，平時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(duì)比：

表二：在1℃/min升溫速率下，不同重量樣品的峰值對(duì)比：

   由上面兩個(gè)表格可見(jiàn)，峰值溫度與升溫速率、實(shí)驗(yàn)樣品量成正相關(guān)關(guān)系，即隨著升溫速率或?qū)嶒?yàn)樣品量增加，終熔點(diǎn)也會(huì)隨之的變大，因?yàn)闋t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(shí)間，在融化的過(guò)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(dòng)，相對(duì)其他數(shù)據(jù)報(bào)告的曲線會(huì)波動(dòng)比較大，正常坐標(biāo)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(duì)比圖

圖3：在1℃/min升溫速率下不同重量樣品的峰值對(duì)比圖

圖4：在2℃/min升溫速率下不同重量樣品的峰值對(duì)比圖

圖5：1.71mg樣品，在不同升溫速率下的峰值對(duì)比圖

圖6：3.45mg樣品，在不同升溫速率下的峰值對(duì)比圖

圖7：17.08mg樣品，在不同升溫速率下的峰值對(duì)比圖

   由上述6張曲線圖的直觀展示，初熔點(diǎn)相對(duì)比較穩(wěn)定，峰值隨著升溫速率的變化、試驗(yàn)樣品量的變化而變化，因此，我們?cè)O(shè)備在使用標(biāo)準(zhǔn)樣品校正的時(shí)候，通常情況下，使用該標(biāo)準(zhǔn)樣品的初熔點(diǎn)位置為標(biāo)準(zhǔn)熔點(diǎn)數(shù)據(jù)。

   因此，如果您需要與其他單位做數(shù)據(jù)對(duì)比，要提前溝通好，對(duì)比的是初熔點(diǎn)還是峰值？升溫速率是多少？實(shí)驗(yàn)樣品量是多少？不然，極大可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)不上，但是設(shè)備標(biāo)定正確的事情，造成不必要的誤會(huì)。

   如對(duì)上文數(shù)據(jù)和觀點(diǎn)有何異議，歡迎與我們聯(lián)系，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)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(shí)驗(yàn)室

2018-8-04    

[1] 參考國(guó)標(biāo)《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(cè)定》