差示掃描量熱儀(DSC)作為高分子材料領域常見的化驗設備之一,在整個的量熱儀家族中占據著舉足輕重的地位,所有與物質相變有關的熱力學指標,包括但不限于“高分子聚合物的四種狀態五個溫度”例如:玻璃化溫度、熔點、結晶度、結晶速率等等,均能使用DSC分析。廣泛應用于塑料、橡膠、纖維、涂料、粘合劑、醫藥、食品、生物有機體、無機材料、金屬材料與復合材料等各類領域。一直以來,工作人員都在熟練的利用這些一起進行分析,但是,同樣也存在不少人對這種量熱儀究竟是怎樣工作的還不是很明白,本文特整理一些資料說明下差示掃描量熱儀(DSC)的工作原理。

DSC的原理為使樣品處于一定的溫度程序(或升溫、或降溫、或恒溫)控制下,觀察樣品端和參比端的熱流功率差隨溫度或時間的變化過程,以此獲取樣品在溫度程序過程中的吸熱、放熱、比熱變化等相關熱效應信息,計算熱效應的吸放熱量(熱焓)與特征溫度(起始點,峰值,終止點...)。

差示掃描量熱儀的核心應用領域
材料科學與工程
高分子材料:測定玻璃化轉變溫度(Tg)、熔融/結晶行為、結晶度及相變焓。例如,SBS嵌段共聚物的DSC曲線可揭示兩個Tg偏移現象。
金屬與無機材料:分析相變溫度、氧化誘導期(OIT)及熱穩定性,如聚丙烯氧化誘導時間的測定。
藥物研發與質量控制
評估藥物的熱穩定性、結晶度及多晶型差異,例如通過DSC區分不同晶型藥物的熱行為。
研究藥物與輔料的相容性,如共混體系中的玻璃化轉變溫度變化。

能源與化工材料
鋰電池材料:分析電解質熱分解動力學(如PEO基聚合物的三段分解行為)及電極材料的熱穩定性。
石油化工:測定原油組分的相變溫度及反應熱。
食品與生物材料
分析食品的相變特性(如油脂結晶行為)及熱穩定性,指導加工工藝優化。
研究生物大分子(如蛋白質)的熱變性溫度,評估藥物制劑的穩定性。

質量控制與失效分析:
通過熔融峰純度分析判斷材料純度,識別摻雜或劣化現象。
測試材料在及端溫度下的性能變化,如高溫合金的抗氧化能力。