关键词: 结晶聚合物，初始结晶度，调制DSC (MDSC)
问题：
结晶和半结晶聚合物的制造商需要有一个方法来快速确定他们的聚合物在加工之后的结晶度。差示扫描量热仪（DSC）在定量分析熔融热的基础上已经被广泛的应用于这一目的[1]。但是，一直以来人们认为DSC只能测量在加热过程中发生在聚合物中所有热现象的总和。因此，如果有重叠相变，例如结晶和熔融同时发生，这些单独的相变可能无法被观察到和准确的评估。这种限制一个实例可见于图1中所示的传统DSC的数据。该图显示了将聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）样品在几秒钟之内从熔体骤冷冷却至约-100℃之后，再加热该样品的测试结果。从图中可以观察到三个相变。在75℃左右的玻璃化转变，表明样品中存在部分无定型结构。然后在126℃下发生结晶，这是其中一部分无定型材料的结晶。最后，在239℃结晶发生熔融。比较与结晶和熔融相关焓值表明，骤冷之后样品中最初存在一些晶体结构，具体焓值为50.77-36.59 = 14.18J / g。然而，该结论与证明材料中没有晶体含量的广角和小角X射线衍射研究的结果不符[2]。
解决方法
调制DSC是一项新技术，是将材料在线性加热速率基础上叠加一个正弦振荡温度程序（调制）生成一条循环加热曲线。该循环加热周期所得到的热流曲线不仅可以提供从传统DSC获得总热流，而且可以将总热流分离成它的热容相关部分（可逆）和动力学部分（不可逆）。因此，因此，调制DSC提供了与传统DSC相同的所有优点以及几个独特的优点，包括：
1. 将复杂转变分离特定成分，从而改善数据解释
2. 提高灵敏度，检测弱转变
3. 在不损失灵敏度的条件下提高分辨率
4. 单一实验中可以同时测量热容和热流
5. 测量热导率
6. 测量聚合物的真实初始结晶度
图1 骤冷PET （常规DSC）
图2 骤冷PET （MDSCTM）
如图2所示是与图1所示的相同的骤冷PET用调制DSCTM测试的结果。调制DSC的总热流与传统DSC的测试结果相当，显示与图1中看到的信息一致。然而，可逆和不可逆信号显示在100-270℃的温度范围内实际上有比在总热流中看到的更多的（134J / g）放热排序/结晶（不可逆行为）和更多（134J / g）吸热熔化（可逆热流）。这两个信号的总和是0 J/g，这代表样品的实际的初始结晶度。
图3 PET样品的冷却曲线
图4 缓慢冷却的PET再加热MDSC测试结果
为了确认调制DSC测量样品的初始结晶度，另一个PET样品在熔融状态下以40℃/min的降温速率冷却。图3所示是降温曲线的结果，这表明样品在该条件下的得到的结晶度是48J/g。图4是该样品再加热时用调制DSC测试的结果。由于在冷却过程中发生结晶，没有观察到冷结晶放热。而且，熔融的总热流与调制DSC放热不可逆和吸热可逆信号的总和跟“已知”的结晶度相吻合。
首页
