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(nóng)藥而言,其在加熱或冷卻過程中會發(fā)生諸如熔融、結(jié)晶、分解、氧化等物理或化學(xué)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(zhǔn)確測量這些熱流變化,從而獲得農(nóng)藥的相關(guān)熱性能參數(shù)。
農(nóng)藥的熱性能參數(shù),如熔點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱分解溫度等,是表征其熱穩(wěn)定性、純度、結(jié)晶性能等的重要指標(biāo)。例如,熔點(diǎn)可反映農(nóng)藥的純度,純度較高的農(nóng)藥通常具有較尖銳的熔點(diǎn)峰;玻璃化轉(zhuǎn)變溫度則與農(nóng)藥的儲存穩(wěn)定性和加工性能密切相關(guān);熱分解溫度可用于評估農(nóng)藥在不同溫度環(huán)境下的穩(wěn)定性,為其儲存、運(yùn)輸和使用提供參考。
1、測量儀器
儀器型號:DZ-DSC300差示掃描量熱儀
儀器品牌:南京大展儀器
2、樣品制備
1、取樣要求:取農(nóng)藥樣品約5-20mg,確保樣品均勻、無污染。對于固體農(nóng)藥樣品,應(yīng)盡量研磨成細(xì)粉,以保證熱傳導(dǎo)均勻;對于液體農(nóng)藥樣品,需使用密封良好的容器,防止揮發(fā)。
2、預(yù)處理:若農(nóng)藥樣品含有水分或揮發(fā)性溶劑,可先在低溫下進(jìn)行干燥處理,以消除其對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。對于某些需要消除熱歷史的農(nóng)藥樣品,可先進(jìn)行升溫-降溫循環(huán)處理,如以10°C/min升至一定溫度后再冷卻。
3、儀器校準(zhǔn)
1、使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(如銦、錫)校準(zhǔn)DSC的溫度和熱流信號。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的熔點(diǎn)和熱焓值是已知的,通過測量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的DSC曲線,可對儀器的溫度和熱流進(jìn)行校準(zhǔn),確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
確保氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)(流速50-100mL/min),避免農(nóng)藥樣品在測試過程中發(fā)生氧化反應(yīng),影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
4、實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置
溫度范圍:30-350°C
根據(jù)農(nóng)藥樣品的性質(zhì)和預(yù)期的熱轉(zhuǎn)變溫度,設(shè)置合適的升溫區(qū)間。一般來說,起始溫度應(yīng)低于農(nóng)藥的預(yù)期熱轉(zhuǎn)變溫度,終止溫度應(yīng)高于其熱分解溫度。
升溫速率:10°C/min
升溫速率過高會導(dǎo)致峰溫偏移,分辨率降低;升溫速率過低則會使實(shí)驗(yàn)時間過長。因此,需根據(jù)具體情況選擇合適的升溫速率。
氮?dú)獗Wo(hù)(50mL/min)
重復(fù)測試:每組樣品至少進(jìn)行2到3次平行實(shí)驗(yàn),以驗(yàn)證數(shù)據(jù)的重復(fù)性和可靠性。
5、測量圖譜和分析
熔融峰溫為132°C,表明該農(nóng)藥在該溫度下開始熔融。
熱分解溫度為142°C,說明該農(nóng)藥在250°C以下具有較好的熱穩(wěn)定性。
通過對DSC曲線的分析,還發(fā)現(xiàn)該農(nóng)藥存在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,為進(jìn)一步研究其物理狀態(tài)和性能變化提供了依據(jù)。
6、圖譜數(shù)據(jù)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(diǎn):曲線基線偏離的起始點(diǎn),通常表示農(nóng)藥樣品開始熔融的溫度。
峰值:吸熱峰的峰值溫度,對應(yīng)農(nóng)藥樣品的熔點(diǎn)。
終止點(diǎn):熔融過程結(jié)束點(diǎn),標(biāo)志著農(nóng)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(nóng)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(nóng)藥在高溫下的穩(wěn)定性,為其儲存和使用提供安全指導(dǎo)。
3、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分析
玻璃化轉(zhuǎn)變在DSC曲線上表現(xiàn)為基線的臺階狀變化。通過確定臺階的起始點(diǎn)、中點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn),可得到農(nóng)藥樣品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度對于理解農(nóng)藥的物理狀態(tài)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(zhuǎn)變溫度時,農(nóng)藥樣品處于玻璃態(tài),具有較好的穩(wěn)定性;而溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時,材料的流動性增加,可能會影響其性能和質(zhì)量。
7、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(wěn)定。
解決方案:減少樣品量至合適范圍,一般為5-10mg;校準(zhǔn)氣體流速,保證其穩(wěn)定在設(shè)定值。
2、測試結(jié)果與文獻(xiàn)值偏差大
原因:
1、農(nóng)藥批次差異、添加劑(如助劑、溶劑)或共混改性影響。
2、校準(zhǔn)不準(zhǔn)確或儀器狀態(tài)異常。
解決方案:
1、比對相同來源樣品的文獻(xiàn)數(shù)據(jù),確認(rèn)材料組成一致性。
2、重新校準(zhǔn)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(nóng)藥樣品在熔融前發(fā)生降解。
解決方案:
1、采用惰性氣體(如氮?dú)猓┍Wo(hù),降低氧化降解風(fēng)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(shù)為農(nóng)藥樣品的熱性能表征提供了高效、靈敏的手段。通過規(guī)范制樣流程、優(yōu)化測試參數(shù)及合理分析數(shù)據(jù),可準(zhǔn)確獲取農(nóng)藥樣品的關(guān)鍵熱力學(xué)參數(shù),為農(nóng)藥的研發(fā)、生產(chǎn)、儲存和使用提供理論支撐。在農(nóng)藥領(lǐng)域,差示掃描量熱法技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景,可幫助科研人員更好地了解農(nóng)藥的性質(zhì)和行為,推動農(nóng)藥行業(yè)的發(fā)展。更多產(chǎn)品咨詢:400-885-2060。