有的客户问,为什么我们测试的熔点不稳定?忽大忽小,误差很大。那么客户测试的“熔点”,指的是测试的初熔点还是终熔点呢? DSC 测熔点中,基线刚开始下降时是初熔点,基线下降的Z低值是通常定义的熔点;有些物体的熔化是一个过程,包括初熔点、融程和终熔点。 特征温度如下图所示[1]: ① 外推起始温度 Tei ℃,即“初熔点”: 外推基线与对应于转变开始的曲线Z大斜处所作切线的交点所对应的温度。 ② 峰温度 Tp ℃,即“终熔点”: 峰达到的Z大值(或Z小值)所对应的温度。 ③ 外推终止温度 Tef℃: 外推基线与对应于转变结束的曲线Z大斜处所作切线的交点所对应的温度。
其中终熔点,我们认为是样品刚刚好完全融化。下图为正常的熔点测试界面:
图 1:YND-B1 差示扫描量热仪 DCS
图 2:YND-B1 差示扫描量热仪 DSC 熔点测试曲线
目前,我们测试初熔点Tei数据稳定,但是终熔点 Tp 受实验样品量、升温速 率影响,数据有差异。我们使用华东理工大学提供的样品:9 号蜡,做本次实验, 控制单一变量(实验样品量、升温速率)实验数据如下: 以 1.71mg 为基础重量,记为 1x,3.45mg 为 2x,即 2 倍基础重量,6.98mg 为 4x,8.5mg 为 5x,14.19mg 为 8x,17.08mg 为 10x;升温速率分为 0.5℃/min、 1℃/min、2℃/min(本次实验使用较为低的升温速率,平时实验时,常用的升温速率为 5℃/min 或 10℃/min 或 20℃/min);
表一:在不同重量、不同升温速率下,样品的终熔点对比:
重量mg | 倍数 | 升温速率℃/min | 终熔点温度℃ |
1.71 | 1x | 0.5 | 71.7 |
1 | 72.4 | ||
2 | 72.78 | ||
3.45 | 2x | 0.5 | 72.1 |
1 | 72.59 | ||
2 | 73.5 | ||
6.98 | 4x | 0.5 | 73.5 |
1 | 74.2 | ||
8.5 | 5x | 1 | 74.4 |
2 | 74.8 | ||
14.19 | 8x | 1 | 75.4 |
17.08 | 10x | 0.5 | 74.19 |
1 | 75.89 | ||
2 | 76.49 |
表二:在 1℃/min 升温速率下,不同重量样品的终熔点对比:
重量mg | 倍数 | 升温速率℃/min | 终熔点温度℃ |
1.71 | 1x | 1 | 72.4 |
3.45 | 2x | 1 | 72.59 |
6.98 | 4x | 1 | 74.2 |
8.5 | 5x | 1 | 74.4 |
14.19 | 8x | 1 | 75.4 |
17.08 | 10x | 1 | 75.89 |
图 3:在 0.5℃/min 升温速率下不同重量样品的终熔点对比图
图 4:在 1℃/min 升温速率下不同重量样品的终熔点对比图
图 5:在 2℃/min 升温速率下不同重量样品的终熔点对比图
图 6:1.71mg 样品,在不同升温速率下的终熔点对比图
图 7:3.45mg 样品,在不同升温速率下的终熔点对比图
图 8:17.08mg 样品,在不同升温速率下的终熔点对比图
由上述 6 张曲线图的直观展示,初熔点相对比较稳定,终熔点随着升温速率 的变化、试验样品量的变化而变化,因此,我们设备在使用标准样品校正的时候, 通常情况下,使用该标准样品的初熔点位置为标准熔点数据。 因此,如果您需要与其他单位做数据对比,要提前沟通好,对比的是初熔点 还是终熔点?升温速率是多少?实验样品量是多少?不然,极大可能会出现数据 对不上,但是设备标定正确的事情,造成不必要的误会。如对上文数据和观点有何异议,欢迎与我们联系,进行实验对比与探讨,我们期待着各位科研人员的指正。
上海盈诺精密仪器有限公司-热分析实验室
[1] 参考国标《GB/T 19466-3-2004 塑料 差示扫描量热法(DSC)第3部分:熔融和结晶温度及热焓的测定》
(来源:上海盈诺精密仪器有限公司)