热分析应用丨热塑性树脂的DSC应用

▲图2：DSC测试的PET样品的主要热效应

图2展示了PET样品典型的第一次升温测试曲线。图中显示了玻璃化转变、冷结晶和熔融。玻璃化转变伴随着焓松弛，它表现为与玻璃化转变重叠的一个吸热峰。当样品在玻璃化温度以下储存较长时间可以产生焓松弛。当样品被快速冷却时，样品没有时间在冷却时结晶，再次加热时会发生冷结晶。

▲图3：PET样品升降升测试曲线

图3显示了以20 K/min进行的升温，降温，然后再升温的实验。这种实验的第一次升温过程经常被用于进行样品的热预处理。在图3中，第一次升温的曲线对应于图2中显示的曲线。图中还显示第二次升温的曲线与第一次升温的曲线差别很大，熔融峰更宽，玻璃化转变处的松弛和冷结晶不再出现。在冷却过程中，样品有足够的时间发生结晶。在降温曲线上结晶峰清晰可见。然后样品被再次加热，没有焓松弛发生，这是因为样品没有时间发生物理老化。

在实际测试中，升温-降温-升温实验被用于消除材料的热历史，以及检查样品的生产过程。在第二次升温过程中，玻璃化转变的台阶更小。这意味着与第一次升温相比，无定形材料的含量降低，晶体含量提高。

▲图5：不同条件下冷却以后PET样品的再次升温曲线

图5说明了热历史对PET样品的影响。样品在不同的条件下进行冷却。第一次降温非常缓慢；第二次骤冷；第三次骤冷后在65˚C退火10个小时，即在略微低于玻璃化转变温度的条件下储存。降温之后随即进行的升温测试结果明显的不同。缓慢冷却的样品只在玻璃化转变处显示了一个小的台阶，没有冷结晶。在缓慢冷却时，样品有足够的时间用于结晶，从而无定形部分的含量比较低。骤冷样品显示了一个大的玻璃化转变台阶。这说明无定形的含量比较高。而且，可以观察到冷结晶峰，这是因为样品没有足够的时间结晶。在65˚C退火10小时的样品除了显示急冷样品的热效应外，还因为老化过程而形成了焓松弛。三个样品的熔融峰几乎是相同的。熔融峰不受热历史的影响。

▲图6：不同的退火时间对PET玻璃化转变和焓松弛峰的影响

图6显示了不同退火时间对焓松弛的影响。首先以10K/min的速率将样品从30˚C升温到300˚C，然后将样品骤冷并在65˚C退火不同的时间(0到24小时)。然后以10K/min的速率从30˚C到300˚C进行样品测试。