差示掃描量熱儀（DSC）在農(nóng)藥行業(yè)的應用

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(nóng)藥的相關熱性能參數(shù)。

農(nóng)藥的熱性能參數(shù)，如熔點、玻璃化轉變溫度、熱分解溫度等，是表征其熱穩(wěn)定性、純度、結晶性能等的重要指標。例如，熔點可反映農(nóng)藥的純度，純度較高的農(nóng)藥通常具有較尖銳的熔點峰；玻璃化轉變溫度則與農(nóng)藥的儲存穩(wěn)定性和加工性能密切相關；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，應盡量研磨成細粉，以保證熱傳導均勻；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(nóng)藥樣品，可先進行升溫-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

    1、使用標準物質(zhì)（如銦、錫）校準DSC的溫度和熱流信號。標準物質(zhì)的熔點和熱焓值是已知的，通過測量標準物質(zhì)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。

    確保氮氣或惰性氣體保護（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，影響實驗結果。

    4、實驗參數(shù)設置

    溫度范圍：30-350°C

    根據(jù)農(nóng)藥樣品的性質(zhì)和預期的熱轉變溫度，設置合適的升溫區(qū)間。一般來說，起始溫度應低于農(nóng)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(jù)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(shù)據(jù)的重復性和可靠性。

    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)藥存在玻璃化轉變溫度，為進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：曲線基線偏離的起始點，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，對應農(nóng)藥樣品的熔點。

    終止點：熔融過程結束點，標志著農(nóng)藥樣品熔融。

    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。

    3、玻璃化轉變溫度分析

    玻璃化轉變在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、中點和結束點，可得到農(nóng)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(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；校準氣體流速，保證其穩(wěn)定在設定值。

    2、測試結果與文獻值偏差大

    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、校準不準確或儀器狀態(tài)異常。

    解決方案：

    1、比對相同來源樣品的文獻數(shù)據(jù)，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(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(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)，可準確獲取農(nóng)藥樣品的關鍵熱力學參數(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(nóng)藥的性質(zhì)和行為，推動農(nóng)藥行業(yè)的發(fā)展。