塑料差熱分析儀是一種用于研究塑料材料熱性能的重要儀器,基于差熱分析(DTA)或差示掃描量熱法(DSC)原理,通過測量樣品與參比物在程序控溫下的溫度差或熱流差,來揭示材料的熱行為。在實驗中,差熱電偶的兩個熱端分別插入熱中性體和被測試的塑料樣品中。隨著加熱爐的均勻升溫,若塑料樣品發生相變、熔融或分解等物理化學變化,就會產生熱效應,導致與熱中性體之間產生溫差,差熱電偶因此產生溫差電勢。通過測量并記錄這一溫差電勢隨時間或溫度的變化,可以得到差熱曲線,從而分析塑料樣品的熱性能。
一、實驗前準備
1.環境與設備檢查
確保實驗室溫度穩定(通常20–25℃)、無強振動和電磁干擾。
檢查儀器是否水平放置,氣體管路(氮氣、空氣等)連接正確、無泄漏。
開啟冷卻系統(如液氮或機械制冷裝置,若需低溫測試)。
2.開啟儀器與軟件
打開主機電源、計算機及DSC控制軟件(如TA Universal Analysis、Mettler STARe等)。
預熱儀器30分鐘以上,使爐體溫度穩定。
3.選擇合適坩堝
塑料常用鋁制標準坩堝(帶蓋,可壓封);
若測試高溫氧化或揮發物,可選高壓坩堝或穿孔蓋;
確保坩堝潔凈、無殘留,必要時用酒精擦拭并烘干。
二、樣品制備
取樣
用剪刀或切片機取5–15 mg塑料樣品(精確至±0.1 mg),顆粒或薄片為宜,避免大塊或纖維纏繞。
稱重
使用微量天平準確稱量樣品質量,并記錄。
裝樣
將樣品放入坩堝中央;
蓋上坩堝蓋,用壓片機密封(防止揮發損失,尤其對含增塑劑的PVC等);
同時準備一個空坩堝作為參比(或使用儀器內置參比)。
三、裝載樣品與開始測試
放置坩堝
打開爐蓋,將樣品坩堝放入樣品位,空坩堝放入參比位(部分儀器自動識別)。
關閉爐蓋,確保密封良好。
啟動測試
在軟件中確認參數無誤,點擊“Start”開始運行。
儀器自動通氣、控溫、采集熱流信號。
四、測試結束與數據處理
取出樣品
待爐溫降至室溫(或安全溫度,如<50℃)后,打開爐蓋,取出坩堝。
高溫時嚴禁開蓋,以防燙傷或損壞傳感器。
數據保存與分析
軟件自動生成DSC曲線(熱流vs.溫度/時間);
分析關鍵特征點:
玻璃化轉變溫度(Tg):基線臺階變化處;
熔融峰(Tm):吸熱峰頂;
結晶峰(Tc):放熱峰;
熔融焓(ΔHm):用于計算結晶度。
清潔與關機
清理爐膛內可能的樣品殘留;
關閉軟件、主機電源、氣體閥門;
填寫使用記錄。
五、注意事項
樣品量不宜過多:過大會導致熱傳導滯后,峰形展寬。
避免含鹵素或腐蝕性材料直接測試:可能損壞傳感器(如PVC高溫釋放HCl)。
s次測試未知塑料:建議先做TGA(熱重分析)確定分解溫度,避免DSC超溫分解。
定期校準:使用標準物質(如銦、鋅)進行溫度與熱量校準(通常每3–6個月一次)。
