金毅

（中國石油大慶石化公司質(zhì)量檢驗中心，黑龍江 大慶 163714）

調(diào)制DSC是傳統(tǒng)線性變溫基礎(chǔ)上疊加1個正弦振蕩溫度程序，利用傅立葉變換可將產(chǎn)生的熱流量即時分解成比熱相關(guān)的成分和動力學(xué)相關(guān)的成分［1，2］。傳統(tǒng)DSC的準(zhǔn)確度遠低于期望值，尤其對比熱值較低的樣品，偏差會超過50%。要在相同實驗條件下進行3次實驗，即使是Q2000可以直接測試比熱，但比熱值也較準(zhǔn)確值有差距。而MDSC可直接準(zhǔn)確測量材料的比熱，當(dāng)實驗條件最優(yōu)時有最好結(jié)果，可定量測量流向樣品的熱流［3］。

此項目從比熱測試方面分別對儀器進行常規(guī)校正、比熱校正以及MDSC校正。采用Q2000直接測比熱和MDSC測比熱的方法測試標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（藍寶石）的比熱，分析展現(xiàn)MDSC測試分析的優(yōu)越性。

1 實驗部分

1.1 主要原料

銦、藍寶石：美國TA公司

1.2 主要儀器與設(shè)備

差示掃描量熱儀（DSC）：Q2000，美國TA公司。

1.3 測試與表征

GB/T 19466.4-2016［4］：塑料 差示掃描量熱法（DSC）第4部分：比熱容的測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 DSC的常規(guī)校正結(jié)果

對儀器進行Tzero校正及爐子常數(shù)與溫度校正后，重新測量了標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)銦的熔點，見圖1。

圖1 銦的熔融曲線

由圖1可見，銦的外延起始溫度為156.67℃，在銦的證書中，銦的熔點是156.52℃，測量值在銦不確定度范圍內(nèi)，滿足試驗要求。

2.2 DSC的比熱校正結(jié)果

Q2000比熱校正的結(jié)果曲線見圖2。在TA分析軟件中，點擊分析—曲線值于x軸，然后在圖譜空白處點右鍵，選擇手動界限，在x處輸入想取值的溫度。此試驗中，選取大概中間的位置，見圖2。

圖2 比熱校正結(jié)果

查比熱容表可知理論值為0.855 6 J/（g·℃），熱容校準(zhǔn)系數(shù)為0.904。

2.3 MDSC的校正結(jié)果

MDSC校正的結(jié)果曲線見圖3。此試驗中，選取8個溫度點，取平均值，計算可逆Cp校正常數(shù)。

圖3 MDSC校正結(jié)果

理論值的選取，可查閱TA公司的“比熱容表”，部分內(nèi)容見表1。

表1 TA公司比熱容表

2.4 藍寶石比熱的測試結(jié)果

MDSC測試比熱的方法：藍寶石26.5 mg；模式：調(diào)制；試驗：傳統(tǒng)MDSC；調(diào)制振幅：±1.0℃；調(diào)制周期：120 s；平均升溫速率3℃/min；起始和終止溫度的確定，要求在溫度區(qū)間樣品沒有任何相轉(zhuǎn)變［3］。試驗中選取溫度要比測量樣品的溫度低，不能超過200℃，所以校正時選取的溫度區(qū)間為，起始溫度：-30℃，終止溫度：100℃，結(jié)果見表2。

表2 Q2000與MDSC測藍寶石比熱結(jié)果

從表2可見，Q2000直接測藍寶石比熱與MDSC測比熱的實驗結(jié)果接近，但MDSC的測試結(jié)果更接近標(biāo)準(zhǔn)值。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19466.4-2016中采用3步法測量比熱，完成全部試驗大約需要4 h，而且準(zhǔn)確度大約在10%左右，遠低于所希望的值［3］。而較先進的型號Q2000，雖然能直接測比熱，但是準(zhǔn)確定也不高?？梢奙DSC相比較傳統(tǒng)DSC測比熱，方法簡單，數(shù)值更加準(zhǔn)確，可以提高檢測微弱轉(zhuǎn)變的靈敏度，在不損失靈敏度的前提下，提高分辨率［5］

3 結(jié)論

（1）在進行比熱的測試之前，需要對Q2000進行常規(guī)校正、比熱校正及MDSC校正。

（2）分別用Q2000直接測比熱和MDSC測比熱的方法測試了標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（藍寶石）的比熱，MDSC的測試結(jié)果更接近標(biāo)準(zhǔn)值。