塑料差熱分析儀的原理

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塑料差熱分析儀的原理基于差熱分析技術(shù)，通過測量塑料樣品與參比物在相同升溫或降溫速率下的溫度差，來研究塑料的熱性質(zhì)和相變行為。以下是其詳細原理：
1、基本原理
當塑料試樣發(fā)生物理或化學變化時，會伴隨著焓的變化，從而產(chǎn)生熱效應，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）對時間t作圖，所得曲線即為差熱分析曲線（DTA曲線）。在試樣無熱效應的區(qū)間，?T大體一致，形成基線；當試樣產(chǎn)生熱效應時，與參比物間的溫差變大，在DTA曲線中表現(xiàn)為峰，吸熱過程出現(xiàn)吸熱峰，放熱過程出現(xiàn)放熱峰。
2、儀器組成及作用
加熱系統(tǒng)：提供測試所需的溫度條件，使試樣和參比物能夠按照設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、溫度測試范圍等，確保測試過程的準確性和重復性。
差熱系統(tǒng)：是整個裝置的核心部分，由樣品室、試樣坩堝、熱電偶等組成。熱電偶既是測溫工具，又是傳輸信號工具，用于測量試樣和參比物之間的溫度差。
信號放大系統(tǒng)：把差熱電偶產(chǎn)生的微弱溫差電動勢放大、增幅、輸出，使儀器能夠更準確地記錄測試信號。
記錄系統(tǒng)：早期采用雙筆記錄儀進行自動記錄，現(xiàn)在多使用微機進行自動控制和記錄，并可對測試結(jié)果進行分析。
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，熱容發(fā)生變化，在差熱曲線上會出現(xiàn)拐點，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動開始變得活躍的溫度。
結(jié)晶溫度和熔點：對于結(jié)晶性塑料，在升溫過程中，晶體結(jié)構(gòu)破壞時對應的溫度為熔點；在降溫過程中，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，這些溫度點可通過差熱曲線上的吸熱峰和放熱峰來確定。
熱穩(wěn)定性：通過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。
反應動力學：如果塑料在一定條件下發(fā)生化學反應，如交聯(lián)、降解等，差熱分析儀可以測量反應過程中的熱效應變化，進而推斷反應的動力學參數(shù)，如反應速率常數(shù)、活化能等。

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