Физические методы исследования полимеров. Шестаков А.С. - 59 стр.

UptoLike

Составители: 

59
и эндотермических процессов. Основной недостаток заключается в том,
что разность температур зависит от плотности образца, его теплопровод-
ности, теплоёмкости, теплового рассеяния образца и эталона, геометрии
системы. Поэтому кривые , полученные на разных приборах для ДТА, час-
то плохо согласуются между собой.
В методе ДКК также измеряется разность температур (поэтому его
считают разновидностью метода ДТА), однако термопары помещены не в
центры образцов, а на пути теплового потока из образцов (рис.61). Тепло-
отвод характеризуется достаточно большой термической инерционностью ,
в результате чего тепловой поток через термопары оказывается локализо-
ванным в отличие от измерительной ячейки ДТА, в которой термические
свойства и геометрия образца влияют на величину теплового потока . Кон-
струкция держателя и нагревательного блока должна обеспечивать посто-
янство температуры вокруг образца и эталонного вещества и поддержание
стационарно равновесных условий.
Дифференциальная ска -
нирующая калориметрия (ДСК)
представляет собой метод, в ко -
тором регистрируется энергия,
необходимая для установления
нулевой разности температур
между исследуемым образцом и
стандартом, которые подверга -
ются нагреванию или охлажде -
нию в идентичных температур-
ных условиях с определённой
скоростью . Если в ДТА (ДКК)
функцией от температуры или
от времени является Т, то в
ДСК таковой является удельная теплоёмкость С
р
(Дж/г
.
К) или тепловой
поток (мДж/с). Образец и стандартное вещество нагревают по отдельности
с помощью индивидуально регулируемых нагревательных элементов
(рис.62). Появление каких либо тепловых эффектов в образце влечёт за со -
бой мгновенное регулирование мощности таких нагревателей. Это обеспе -
чивает поддержание образца и эталонного вещества при идентичных тем-
пературах.
Наибольшее распространение в научных исследованиях получили
сканирующие калориметры фирмы Perkin-Elmer. Самый популярный в
нашей стране прибор этой фирмы DSC-2 позволяет производить сканиро-
вание (нагревание или охлаждение ) в интервале температур 100-1000 К с
11-ю различными скоростями от 0,3 до 320 град/мин. Модель DSC-7 по -
зволяет производить машинную обработку экспериментальных данных. В
СССР выпускались калориметры ДСМ -2М и ДАК -1-IA.
Данные ДТА и ДСК выражаются в виде зависимости от времени или
температуры при постоянной скорости нагревания. На ординате при ДТА
Рис.62 Основные элементы ячейки для
ДСК: 1 нагревательный элемент ; 2 обра-
зец; 3 температурный датчик образца; 4
эталонный образец; 5 температурный датчик
эталонного образца; 6 блок.
                                         59
и эндот е рмич е ских проц е ссов . О снов ной не дост ат окзаклю ч ае т ся в т ом,
ч т о разност ь т е мпе рат ур зав исит от плот ност и образц а, е го т е плопров од-
ност и, т е плоё мкост и, т е плов ого рассе яния образц а и эт алона, ге оме т рии
сист е мы. Поэт ому крив ые , получ е нные на разных приборах для Д Т А, ч ас-
т о плохо согласую т сяме ж ду собой.
         В ме т оде Д К К т акж е изме ряе т ся разност ь т е мпе рат ур (поэт ому е го
сч ит аю т разнов идност ью ме т ода Д Т А), однако т е рмопары поме ще ны не в
ц е нт ры образц ов , а на пут и т е плов ого пот ока из образц ов (рис.61). Т е пло-
от в од характе ризуе т сядост ат оч но больш ой т е рмич е ской ине рц ионност ью ,
в ре зульт ат е ч е го т е плов ой пот окч е ре з т е рмопары оказыв ае т ся локализо-
в анным в от лич ие от изме рит е льной яч е йки Д ТА, в кот орой т е рмич е ские
св ойст в а и ге оме т рия образц а в лияю т на в е лич ину т е плов ого пот ока. К он-
ст рукц ия де рж ат е ля и нагре в ат е льного блока долж на обе спе ч ив ат ь пост о-
янст в о т е мпе рат уры в округобразц а и эт алонного в е ще ст в а и подде рж ание
ст ац ионарно рав нов е сных услов ий.
         Д иффе ре нц иальная ска-
нирую щая калориме т рия (Д С К )
пре дст ав ляе т собой ме т од, в ко-
т ором ре гист рируе т ся эне ргия,
не обходимая для уст анов ле ния
нуле в ой разност и т е мпе рат ур
ме ж ду иссле дуе мым образц ом и
ст андарт ом, кот орые подв е рга-
ю т ся нагре в анию или охлаж де -
нию в иде нт ич ных т е мпе рат ур- Рис.62 О снов ные эле ме нт ы яч е йки для
ных услов иях с опре де лё нной Д С К : 1 – нагре в ат е льный эле ме нт ; 2 – обра-
скорост ью . Е сли в Д Т А (Д К К ) зе ц ; 3 – т е мпе рат урный дат ч ик образц а; 4 –
функц ие й от т е мпе рат уры или эт алонный образе ц ; 5 – т е мпе рат урный дат ч ик
от в ре ме ни яв ляе т ся ∆Т, т о в эт алонного образц а; 6 – блок.
Д С К т аков ой яв ляе т ся уде льная т е плоё мкост ь С р (Д ж /г. К ) или т е плов ой
пот ок(мД ж /с). О бразе ц и ст андарт ное в е ще ст в о нагре в аю т по от де льност и
с помощью индив идуально ре гулируе мых нагре в ат е льных эле ме нт ов
(рис.62). Появ ле ние каких либо т е плов ых эффе ктов в образц е в ле ч ё т за со-
бой мгнов е нное ре гулиров ание мощност и т аких нагре в ат е ле й. Э т о обе спе -
ч ив ае т подде рж ание образц а и эт алонного в е ще ст в а при иде нт ич ных т е м-
пе рат урах.
         Наибольш е е распрост ране ние в науч ных иссле дов аниях получ или
сканирую щие калориме т ры фирмы Perkin-Elmer. С амый популярный в
наш е й ст ране прибор эт ой фирмы DSC-2 позв оляе т произв одит ь сканиро-
в ание (нагре в ание или охлаж де ние ) в инт е рв але т е мпе рат ур 100-1000 К с
11-ю различ ными скорост ями – от 0,3 до 320 град/мин. М оде ль DSC-7 по-
зв оляе т произв одит ь маш инную обработ ку экспе риме нт альных данных. В
С С С Р в ыпускались калориме т ры Д С М -2М и Д АК -1-IA.
         Д анные Д ТА и Д С К в ыраж аю т сяв в иде зав исимост и от в ре ме ни или
т е мпе рат уры при пост оянной скорост и нагре в ания. На ординат е при Д Т А