測(cè)試環(huán)境的氣體氛圍(如氮?dú)?、空氣等)?duì)DSC(差示掃描量熱儀)測(cè)試結(jié)果具有多方面的影響,具體如下:
一、氧化反應(yīng)相關(guān)影響
1、氧化導(dǎo)致的峰變化
?。?)放熱峰的出現(xiàn)或增強(qiáng):在空氣氛圍中,若樣品具有還原性,很容易發(fā)生氧化反應(yīng)。例如,對(duì)于金屬樣品,可能會(huì)與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng),產(chǎn)生放熱峰。這個(gè)放熱峰可能會(huì)掩蓋樣品本身的一些熱效應(yīng),如熔融峰或結(jié)晶峰,使DSC曲線(xiàn)變得復(fù)雜,難以準(zhǔn)確分析樣品原本的熱力學(xué)性質(zhì)。
?。?)吸熱峰的變化:有些樣品在氧化過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)吸熱現(xiàn)象,這會(huì)改變DSC曲線(xiàn)中吸熱峰的位置和形狀。比如,某些有機(jī)化合物在氧化時(shí),其內(nèi)部的化學(xué)鍵斷裂可能需要吸收熱量,導(dǎo)致原本的吸熱峰發(fā)生偏移或出現(xiàn)新的吸熱特征。
2、氧化程度對(duì)結(jié)果的影響
(1)輕度氧化:即使樣品只是發(fā)生了輕微的氧化,也可能導(dǎo)致其熱穩(wěn)定性發(fā)生變化。例如,高分子聚合物在輕度氧化后,其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點(diǎn)可能會(huì)發(fā)生改變。這是因?yàn)檠趸赡軙?huì)改變聚合物分子鏈的結(jié)構(gòu),增加極性基團(tuán)或交聯(lián)結(jié)構(gòu),從而影響分子鏈段的運(yùn)動(dòng)和排列,進(jìn)而在DSC測(cè)試中表現(xiàn)為熱力學(xué)參數(shù)的變化。
?。?)全氧化:在一些情況下,如果樣品發(fā)生全氧化,會(huì)產(chǎn)生全新的物質(zhì),這些物質(zhì)的熱性質(zhì)與原樣品全不同。例如,有機(jī)物全氧化生成二氧化碳和水,其熱效應(yīng)與原有機(jī)物相比差異巨大,這樣DSC測(cè)試得到的將是錯(cuò)誤的關(guān)于原樣品熱性質(zhì)的結(jié)論。

二、熱分解反應(yīng)相關(guān)影響
1、分解溫度的改變
?。?)惰性氣體(如氮?dú)猓涸诘獨(dú)夥諊拢S多樣品的熱分解溫度相對(duì)穩(wěn)定。因?yàn)榈獨(dú)馐嵌栊詺怏w,不參與樣品的化學(xué)反應(yīng),所以能較為準(zhǔn)確地反映樣品本身的熱分解特性。例如,對(duì)于一些熱塑性聚合物,在氮?dú)庵械臒岱纸鉁囟瓤梢杂糜谠u(píng)估其熱穩(wěn)定性。
(2)空氣氛圍:在空氣中,由于氧氣的存在,一些樣品的熱分解溫度可能會(huì)降低。氧氣會(huì)與樣品發(fā)生氧化反應(yīng),加速樣品的分解過(guò)程。比如,對(duì)于油脂類(lèi)樣品,在空氣中加熱時(shí),氧氣會(huì)促進(jìn)油脂的氧化分解,使分解溫度提前,并且在DSC曲線(xiàn)上表現(xiàn)為復(fù)雜的熱效應(yīng)疊加。
2、分解產(chǎn)物的影響
?。?)氮?dú)夥諊涸诘獨(dú)庵校瑯悠窡岱纸猱a(chǎn)生的揮發(fā)性產(chǎn)物可以及時(shí)被氮?dú)饬鲙ё?,減少分解產(chǎn)物在樣品周?chē)姆e聚,從而使分解過(guò)程更接近于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。這樣可以得到比較清晰的熱分解峰,并且通過(guò)分析分解峰的形狀和面積,能夠更準(zhǔn)確地研究樣品的熱分解動(dòng)力學(xué)。
?。?)空氣氛圍:在空氣中,熱分解產(chǎn)物可能會(huì)與氧氣發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng)。例如,分解產(chǎn)生的可燃性氣體可能會(huì)燃燒,這不僅會(huì)影響分解峰的形狀和位置,還會(huì)釋放額外的熱量,干擾對(duì)樣品本身熱分解能量變化的準(zhǔn)確測(cè)量。
三、比熱容測(cè)量相關(guān)影響
1、比熱容數(shù)值的準(zhǔn)確性
(1)氮?dú)夥諊旱獨(dú)庾鳛槎栊詺怏w,不會(huì)與樣品發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在測(cè)量樣品的比熱容時(shí),能夠提供較為準(zhǔn)確的環(huán)境。通過(guò)DSC測(cè)量比熱容的方法(如連續(xù)加熱法或階梯加熱法)在氮?dú)夥諊驴梢缘玫娇煽康谋葻崛輸?shù)據(jù),因?yàn)檫@些方法依賴(lài)于準(zhǔn)確的熱量測(cè)量,而氮?dú)獾拇嬖诒苊饬艘蚧瘜W(xué)反應(yīng)帶來(lái)的熱量干擾。
(2)空氣氛圍:在空氣氛圍中,由于可能發(fā)生氧化反應(yīng)或樣品與空氣中其他成分的相互作用,會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的比熱容數(shù)值出現(xiàn)偏差。例如,樣品表面吸附的氧氣可能會(huì)影響其熱量傳遞,使測(cè)量的比熱容高于或低于真實(shí)值。
2、比熱容-溫度曲線(xiàn)的形狀
(1)氮?dú)夥諊罕葻崛?溫度曲線(xiàn)通常能夠較好地反映樣品本身的熱容隨溫度的變化規(guī)律。例如,對(duì)于晶體物質(zhì),在氮?dú)庵锌梢郧逦乜吹奖葻崛菰谌埸c(diǎn)附近的突變,以及玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域的比熱容變化。
?。?)空氣氛圍:在空氣中,由于化學(xué)變化和熱效應(yīng)的疊加,比熱容-溫度曲線(xiàn)可能會(huì)變得扭曲或出現(xiàn)額外的峰。這些額外的峰可能對(duì)應(yīng)于樣品與空氣成分的反應(yīng)放熱或吸熱過(guò)程,而不是樣品本身真正的比熱容變化,從而影響對(duì)樣品熱物理性能的準(zhǔn)確評(píng)估。