调制DSC技术在比热测试中的应用

金毅

（中国石油大庆石化公司质量检验中心，黑龙江 大庆 163714）

调制DSC是传统线性变温基础上叠加1个正弦振荡温度程序，利用傅立叶变换可将产生的热流量即时分解成比热相关的成分和动力学相关的成分［1，2］。传统DSC的准确度远低于期望值，尤其对比热值较低的样品，偏差会超过50%。要在相同实验条件下进行3次实验，即使是Q2000可以直接测试比热，但比热值也较准确值有差距。而MDSC可直接准确测量材料的比热，当实验条件最优时有最好结果，可定量测量流向样品的热流［3］。

此项目从比热测试方面分别对仪器进行常规校正、比热校正以及MDSC校正。采用Q2000直接测比热和MDSC测比热的方法测试标准物质（蓝宝石）的比热，分析展现MDSC测试分析的优越性。

1 实验部分

1.1 主要原料

铟、蓝宝石：美国TA公司

1.2 主要仪器与设备

差示扫描量热仪（DSC）：Q2000，美国TA公司。

1.3 测试与表征

GB/T 19466.4-2016［4］：塑料 差示扫描量热法（DSC）第4部分：比热容的测定。

2 结果与讨论

2.1 DSC的常规校正结果

对仪器进行Tzero校正及炉子常数与温度校正后，重新测量了标准物质铟的熔点，见图1。

图1 铟的熔融曲线

由图1可见，铟的外延起始温度为156.67℃，在铟的证书中，铟的熔点是156.52℃，测量值在铟不确定度范围内，满足试验要求。

2.2 DSC的比热校正结果

Q2000比热校正的结果曲线见图2。在TA分析软件中，点击分析—曲线值于x轴，然后在图谱空白处点右键，选择手动界限，在x处输入想取值的温度。此试验中，选取大概中间的位置，见图2。

图2 比热校正结果

查比热容表可知理论值为0.855 6 J/（g·℃），热容校准系数为0.904。

2.3 MDSC的校正结果

MDSC校正的结果曲线见图3。此试验中，选取8个温度点，取平均值，计算可逆Cp校正常数。

图3 MDSC校正结果

理论值的选取，可查阅TA公司的“比热容表”，部分内容见表1。

表1 TA公司比热容表

2.4 蓝宝石比热的测试结果

MDSC测试比热的方法：蓝宝石26.5 mg；模式：调制；试验：传统MDSC；调制振幅：±1.0℃；调制周期：120 s；平均升温速率3℃/min；起始和终止温度的确定，要求在温度区间样品没有任何相转变［3］。试验中选取温度要比测量样品的温度低，不能超过200℃，所以校正时选取的温度区间为，起始温度：-30℃，终止温度：100℃，结果见表2。

表2 Q2000与MDSC测蓝宝石比热结果

从表2可见，Q2000直接测蓝宝石比热与MDSC测比热的实验结果接近，但MDSC的测试结果更接近标准值。标准GB/T 19466.4-2016中采用3步法测量比热，完成全部试验大约需要4 h，而且准确度大约在10%左右，远低于所希望的值［3］。而较先进的型号Q2000，虽然能直接测比热，但是准确定也不高。可见MDSC相比较传统DSC测比热，方法简单，数值更加准确，可以提高检测微弱转变的灵敏度，在不损失灵敏度的前提下，提高分辨率［5］

3 结论

（1）在进行比热的测试之前，需要对Q2000进行常规校正、比热校正及MDSC校正。

（2）分别用Q2000直接测比热和MDSC测比热的方法测试了标准物质（蓝宝石）的比热，MDSC的测试结果更接近标准值。