差示掃描量熱儀（DSC）在農藥行業的應用

2025-05-13 13:15:15 19閱讀次數

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前言

差示掃描量熱儀（DSC）通過測量材料在程序控溫過程中吸熱或放熱的熱流變化，分析其相變行為。對于農藥而言，其在加熱或冷卻過程中會發生諸如熔融、結晶、分解、氧化等物理或化學變化，這些變化伴隨著熱量的吸收或釋放，差示掃描量熱儀能夠準確測量這些熱流變化，從而獲得農藥的相關熱性能參數。

農藥的熱性能參數，如熔點、玻璃化轉變溫度、熱分解溫度等，是表征其熱穩定性、純度、結晶性能等的重要指標。例如，熔點可反映農藥的純度，純度較高的農藥通常具有較尖銳的熔點峰；玻璃化轉變溫度則與農藥的儲存穩定性和加工性能密切相關；熱分解溫度可用于評估農藥在不同溫度環境下的穩定性，為其儲存、運輸和使用提供參考。

測量儀器

儀器型號：DZ-DSC300差示掃描量熱儀

品牌：南京大展儀器

新款導熱儀封面300.jpg

樣品制備

1、取樣要求：取農藥樣品約5-20mg，確保樣品均勻、無污染。對于固體農藥樣品，應盡量研磨成細粉，以保證熱傳導均勻；對于液體農藥樣品，需使用密封良好的容器，防止揮發。

2、預處理：若農藥樣品含有水分或揮發性溶劑，可先在低溫下進行干燥處理，以消除其對實驗結果的影響。對于某些需要消除熱歷史的農藥樣品，可先進行升溫-降溫循環處理，如以10°C/min升至一定溫度后再冷卻。

儀器校準

1、使用標準物質（如銦、錫）校準DSC的溫度和熱流信號。標準物質的熔點和熱焓值是已知的，通過測量標準物質的DSC曲線，可對儀器的溫度和熱流進行校準，確保測量結果的準確性。

2、確保氮氣或惰性氣體保護（流速50-100mL/min），避免農藥樣品在測試過程中發生氧化反應，影響實驗結果。

實驗參數設置

溫度范圍：30-350°C

根據農藥樣品的性質和預期的熱轉變溫度，設置合適的升溫區間。一般來說，起始溫度應低于農藥的預期熱轉變溫度，終止溫度應高于其熱分解溫度。

升溫速率：10°C/min

升溫速率過高會導致峰溫偏移，分辨率降低；升溫速率過低則會使實驗時間過長。因此，需根據具體情況選擇合適的升溫速率。

氮氣保護（50mL/min）

重復測試：每組樣品至少進行2到3次平行實驗，以驗證數據的重復性和可靠性。

測試圖譜和分析

圖片1.png

圖1

圖2

熔融峰溫為132°C，表明該農藥在該溫度下開始熔融。

熱分解溫度為142°C，說明該農藥在250°C以下具有較好的熱穩定性。

通過對DSC曲線的分析，還發現該農藥存在玻璃化轉變溫度，為進一步研究其物理狀態和性能變化提供了依據。

圖譜數據分析

1、熔融峰識別

通過軟件分析DSC曲線，定位吸熱峰（熔融峰）。確定以下特征溫度：

起始點：曲線基線偏離的起始點，通常表示農藥樣品開始熔融的溫度。

峰值：吸熱峰的峰值溫度，對應農藥樣品的熔點。

終止點：熔融過程結束點，標志著農藥樣品完全熔融。

2、熱分解分析

觀察DSC曲線中的放熱峰，分析農藥樣品的熱分解行為。放熱峰的位置和面積可反映熱分解的起始溫度、分解速率和分解熱等信息。通過對熱分解曲線的分析，可評估農藥在高溫下的穩定性，為其儲存和使用提供安全指導。

3、玻璃化轉變溫度分析

玻璃化轉變在DSC曲線上表現為基線的臺階狀變化。通過確定臺階的起始點、中點和結束點，可得到農藥樣品的玻璃化轉變溫度范圍。玻璃化轉變溫度對于理解農藥的物理狀態和性能變化具有重要意義，例如在儲存過程中，溫度低于玻璃化轉變溫度時，農藥樣品處于玻璃態，具有較好的穩定性；而溫度高于玻璃化轉變溫度時，材料的流動性增加，可能會影響其性能和質量。

常見問題和解決方案

1、基線漂移或噪聲大

原因：樣品量過多、氣體流速不穩定。

解決方案：減少樣品量至合適范圍，一般為5-10mg；校準氣體流速，保證其穩定在設定值。

2、測試結果與文獻值偏差大

原因：

1、農藥批次差異、添加劑（如助劑、溶劑）或共混改性影響。

2、校準不準確或儀器狀態異常。

解決方案：

1、比對相同來源樣品的文獻數據，確認材料組成一致性。

2、重新校準儀器，檢查傳感器靈敏度及爐體密封性。

3、樣品熱分解干擾熔融峰

原因：某些農藥樣品在熔融前發生降解。

解決方案：

1、采用惰性氣體（如氮氣）保護，降低氧化降解風險。

2、使用快速升溫（如20°C/min）縮短高溫停留時間。

差示掃描量熱法技術為農藥樣品的熱性能表征提供了高效、靈敏的手段。通過規范制樣流程、優化測試參數及合理分析數據，可準確獲取農藥樣品的關鍵熱力學參數，為農藥的研發、生產、儲存和使用提供理論支撐。在農藥領域，差示掃描量熱法技術具有廣闊的應用前景，可幫助科研人員更好地了解農藥的性質和行為，推動農藥行業的發展。