PDF《革命性新产品闪速DSC 1：亚稳态材料研究的最佳工具》

5 分钟的等温结晶,再以相同的速率将样品进一步 冷却到 20℃.随后以介于 0.2K/s 和1000K/s 之间的升温速率对样品进行多次升温测 试.这些测试曲线显示在图

6 中.从这些曲线中可以看出,玻璃化转变大约在 100℃ 左右,之后伴随着两个熔融峰.其中第一个峰的温度随加热速率的升高而升高,然而 第二个峰的温度随加热速率的升高而降低. 图6聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在170℃结晶

5 分钟后的 DSC 曲线. 峰温随升温速率的增大而升高是由于热传导所致,这个现象在稳定晶体的熔融研究中 已经被大家所熟知[1,2].图中的低温峰(蓝色箭头)是由于结晶过程中形成的晶体熔融 所致. 高温峰(红色箭头)在较高的升温速率时向低温方向偏移.这个峰是由于在加热时通过 重组过程所生成的微晶熔融所致.在低升温速率时,材料在熔融温度范围经历的时间 更长.小的,相对稳定的微晶在相对低的温度熔融并且随后重结晶.升温速率越低, 重结晶形成的微晶越稳定.因此,这些微晶在较高的温度熔融.这两个峰在升温速率 为1000K/s 时结合在一起.在更高的升温速率时,结构重组被极大程度的抑制了. 等规聚丙烯(iPP)的等温结晶 高降温速率以及迅速从冷却切换到等温条件(图4)时,能够测量到快速结晶过程. 将等规聚丙烯(iPP)以2000K/s 的降温速率从熔融状态冷却到不同的结晶温度后测量等 规聚丙烯的结晶.这些曲线中的一些显示在图

7 中.结晶峰最大值的时间表征样品的 结晶速率.在100℃,材料相对缓慢地结晶;

峰值时间约为 2.5 秒.这些曲线显示结 晶速率首先随结晶温度的降低而升高.在80℃,峰值时间达到最小值 0.4 秒.在更低 的结晶温度,结晶速率随后会由于分子移动性的降低而降低.在48℃,峰值时间大约 为0.5 秒. 在更低的温度下,结晶过程再次加快.这是由于从非均相成核转变为均相成核所致. 图7用闪速 DSC

1 测量等规聚丙烯(iPP)在46℃到100℃之间等温结晶的 DSC 曲线. 含填料的尼龙

11 的结晶 填料对聚合物结晶行为的影响的相关知识对于模塑组件的生产是至关重要的.通常我 们使用常规 DSC 在相对较低的降温速率条件下(例如 10K/min)对这种材料的样品进行 测试.然而,在生产中会出现更高的降温速率,通常介于 10K/s 和200K/s (600K/min 和12000K/min)之间.相对应的降温测试可使用闪速 DSC

1 来进行. 图8显示了不含填料以及含 5%(质量百分比)纳米粘土填料的尼龙 11(PA 11)的结晶曲 线.在10K/min 的降温速率下,不含填料的样品比含填料的样品在更高的温度下结 晶.填料似乎阻碍了结晶过程.如果这种材料以 20K/s (1200K/min)的降温速率进行冷 却,含填料的样品反而比不含填料的样品在更高的温度下结晶.在如此高的降温速率 下,填料扮演了成核剂的角色. 为了研究填料对结晶行为的影响,应该使用与实际应用中相似的降温速率. 图8含或不含填料的尼龙 11(PA11)的降温测试.使用常规 DSC 进行 10K/min 的降温 测试,使用闪速 DSC

1 进行 20K/s 的降温测试. 结论 闪速 DSC

1 是一种全新的 DSC 仪器.开发这种新仪器的目的是通过使用极高的升温 及降温速率来获得关于材料亚稳态行为的更多信息. 测试仍然能够在较低的升温及降温速率条件下进行.由于闪速 DSC

1 较低的升温及降 温速率与常规 DSC 较高的升温及降温速率有一定的重叠范围,这样使用闪速 DSC