包装测试-DSC应用

1、包装测试 -DSC应用DSC 应用1. 玻璃化转变 在无定形聚合物（或部分结晶聚合物的非晶态区 域）由玻璃态转变为高弹态的过程中伴随着比热 变化，在 DSC 曲线上体现为基线高度的变化 （曲线的拐折 ）。由此进行分析，即可得到材料的 玻璃化转变温度与比热变化程度。DSC /(mW/mg) 放热方向0.3021#橡 胶样品 客户：中昊晨光化工研究院 样品称重20：.02mg 升温速率10：K/min 气氛N：20.25玻璃化转: 变0.10-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30温度 /netzsch 2004-07-27 主10窗:3口321#.ng仪器:NETZSCH D

2、SC 204 F1样品:21#, 20.020 mg测量模式/类型: DSC样 / 品文件:21#.sd3参比:段:1/1项目:材料:thermoplastic坩埚:Pan Al, pierced lid标识:21#校正/温度校:正/ tcal040707.td3气氛:N2, 20.0ml/min / N2, 70.0ml/min日期/时间:2004-7-26 14:17:07灵敏度文:件scal040707.ed3校正/测量范围: 400/500V0实验:室lab范围:-80/10.0(K/min)/40操作:者Dai样品支/热架电偶: DSC 204F1 t-sensor / E文件路:径

3、中昊晨光化工研D究ata院s21#.备sd注3:玻璃化转变的专用分析功能项在 Proteus 软件的分析”菜单下，具体操作方法参见“分析软件2. 熔融 晶体的熔融为一级相转变， 在熔融过程中伴随着 吸热效应。使用 DSC，可以对该吸热效应进行 测定，得到熔点、熔融热焓等信息。上图为金属 In 的熔融。熔点 156.7（理论值 156.6），热焓 28.58J/g（理论值 28.6J/g）。 理论上金属材料 （包括大多数小分子物质） 的熔 点应该为一个单一的温度点（热力学平衡温度 点），在温度坐标上应该为一条垂直线。由于国 际标准 DSC 的温度坐标为参比温度而非样品温 度，因此实际 DSC 测

4、得的均为一个有一定宽度 的尖峰。 其熔点通常取外切起始点， 该温度不易 受测试条件影响， 更接近热力学平衡温度点； 而 峰值温度则易受升温速率、 样品称重量等因素的影响DSC /(mW/mg)放热方向128.5 -100-50050100150温度 /xu liang 2005-03-17 16:19主窗口HDPE 辐射接枝膜 4#.ngb仪器 :NETZSCH DSC 200 PC样品 :HDPE 辐射接枝膜 , 3.010 mg测量 模式 /类型 :DSC / 样品文件 :HDPE 辐射接枝膜 2.sd1参比 :段:1/1项目 :上海大学材料 :polymer坩埚 :Pan Al, pie

5、rced lid标识 :2#校正 / 温度校正 :/ tcal041021.td1气氛 :-/- / N2/20 / N2/60/-日期 /时间 :2005-3-16 8:59:07灵敏度文件 :scal041021.ed1校正 /测量 范围 :000/5000 V实验室 :NSC范围 :-130/20.0(K/min)/500操作者 :xu liang样品支架 /热电偶 :Standard DSC 200 PC / E文件路径 :D:c0000-c0050c0009上海大学环境与化学工程学院0503 DSC200PCDataHDPE 辐射接枝膜 2#.sd1 备注 :上图为 HDPE 薄膜的

6、熔融( c0009-31-1)。熔点 126.5，熔融热焓 198.8J/g。与小分子物质的熔 融不同的是， 高分子物质的熔程较为宽广， 通常 材料内部不太完善的晶型在较低温度下先融化， 较为完善的晶型熔化温度较高， 在整个熔融过程 中可能伴随有复杂的熔融重结晶晶型调整 过程。高分子材料的熔点通常取峰值温度。3. 结晶使用 DSC，可以测试晶体的结晶温度与结晶热# 仪器文件标识样品日期质量段范围气氛校正1.1 NETZSCH DSC 200 PCPP-standard-oit.sd1PP 标样PP塑料2004-2-13 11:04:326.400 mg1/365/10.00(K/min)/20

7、0O2/50 / N2/500002.1 NETZSCH DSC 200 PCPP-standard.sd1PP 标样PP塑料2004-2-13 10:21:446.400 mg1/3-30/10.00(K/min)/205O2/50 / N2/500002.3 NETZSCH DSC 200 PCPP-standard.sd1PP 标样PP塑料2004-2-13 10:21:446.400 mg3/3205/10.00(K/min)/65O2/50 / N2/50000liang 19-02-2004 18:57PP standard-melt-crys.ngbDSC /(mW/mg)2.3

8、 放热方向峰值:166.0起始点155.02.0终止点173.1第一次升温0结晶度 : 39.15 %面积 : 81.82 J/gPP 标准样品冷却结晶面积: 84.41 J/g结晶度 : 40.39 %峰值: 起始点 : 终止点 :165.4155.4171.4-1.0-2.0第二次升温客户：上海白猫有限公司 样品称重： 6.40mg 升降温速率： 10K/min面积 :峰值 :起始点终止点-99.23 J/g108.3: 102.8: 114.550100 温度 /150上图为 PP 塑料粒子的升温熔融与冷却结晶曲线 (c0145-4-1)。4. 结晶度 一般的结晶性高分子材料均为部分结晶

9、， 在室温 下内部同时存在晶态区域与非晶态 （无定形） 区 域。结晶度的定义即为室温下高分子材料内部晶 态区域的百分比。利用 DSC 升温熔融曲线，可 以计算部分结晶高聚物的结晶度。其计算公式 为： 结晶度 /% = （熔融峰面积 -冷结晶峰面积） 100%结晶材料的理论熔融热焓DSCIImW/mg)TemperaturefCCrystallinity of PET (PETl.sdd)DSC /(mW/mg)1 放热方向1.4双重熔融峰峰值: 245.21.21.00.80.60.4-0.2PE（T 昌丰）样品称8重.2：2mg 升降温速10率K：/min冷结晶峰面积: -14.88 J/g

10、峰值: 151.3 起始:点140.2 比热变*:化0.226 J/(g*K) 终止:点161.1玻璃化:转 变 起始:点79.0 中点: 80.6第一次升温峰值: 256.9止:点 263.5%2.11部分面: 6积2.87 J/g252.3: 71.752结晶:度 44.91 %0.2第二次升温结晶:度 16.67 % 熔融峰结晶峰面积: -17.44 J/g峰值: 163.7 起始:点132.3 终止:点189.1冷却面积: 38.21 J/g 峰值: 254.2 起始:点239.5 终止:点261.32.3100150200250#仪 器文件标识样品日期质量段范围气氛校正1 NETZS

11、CH DSC 200P PECT-changfeng-2nd昌ea丰.PET2003-8-5 13:36:189.220 mg1/140/10.00(K/min)/3-0-0/- /N2/203002.1 NETZSCH DSC 2P00E TP-Cchangfeng-1sthe昌a.丰.PET2003-8-5 12:32:389.220 mg1/339/10.00(K/min)/3-0-0/- /N2/203002.3 NETZSCH DSC 2P00E TP-Cchangfeng-1sthe昌a.丰.PET2003-8-5 12:32:389.220 mg3/3300/10.00(K/mi

12、n/-7-0/- /N2/20300Pxu liang 09-09-2004 10:36feng.ngb上例所示 PET 材料第一次升温计算得到结晶度为 44.9% ；经冷却结晶后再次升温， 结晶度降至16.7% ，同时在 150前后出现了较大的冷结晶 峰。5. 氧化稳定性利用 DSC 可以测试材料的氧化稳定性。上图为使用动态升温法对新薄膜与老化薄膜的 氧化稳定性进行比较测试。 与新薄膜相比， 老化 样品的氧化温度较低，氧化较迅速。氧化诱导期（ O.I.T. ）为塑料行业的一种标准测 试方法。恒温温度一般为 200，但可根据氧化 时间长短作适当的上下调整。6. 相转变、多晶形Sulfathia

13、zole 的 DSC 测量图谱 , 晶型 III 的固态转变 , 晶型 I 的熔融7. 比热使用 DSC 可以测量材料的比热。Cp /(J/(g*K)1.4石墨板 S-500C00 11# - 比热测试1.2样品称重： 升温速率： 气氛： N2 坩埚： Al, 测试仪器： 比热标样：11.12mg10K/min加盖扎孔DSC204F1Sapphire, 20.28mg1.0110 .0 C, 0.923 J/(g*K)0.825.0 C, 0.712 J/(g*K)50.0 C, 0.777 J/(g*K)0.6203040506075.0 C, 0.834 J/(g*K)100.0 C, 0

14、.898 J/(g*K)70 80 Temperature / C90100110graphite S-500C00 11#-Cp.ngbInstrument: NETZSCH DSC 204 F1 File:硕达先进科技有限公司 Datagraphite S-500C00 11#-Cp.md3Remark: Cpliang 2005-09-16 13:12 MainProject:c0307Reference:Segments:1/1Identity:S-500C00Corr./Temp.Cal:/tcal050512.td3Crucible:Pan Al, pierced lidDate/

15、Time:2005-09-08 10:19:56Sens.File:scal050512.ed3Atmosphere:N2 / - / N2Laboratory:NISRange:-10/10.0(K/min)/120Corr/M.Range:80/0Operator:DaiSample Car./TC:DSC 204F1 t-sensor/ESample:graphite, 11.120 mgMode/Type of Meas.:DSC/Cp (calc.)上图所示为石墨材料的比热测试。8. 固化DSC /(mW/mg)1.5 放热0.45环氧树脂的固化样品称重： 9.94mg 升降温速率：

16、 10K/min 气氛： air0.400.35第二次升温0.300.250.20第一次升温0.150.10温度 / 玻璃化转变 :起始点 : 99.5 中点 : 102.4 比热变化 *: 0.271 J/(g*K)玻璃化转变 : 起始点 : 中点 : 比热变化 *: 0.331 J/(g*K)59.7 64.0 固化放热峰：面积 : -38.98 J/g 峰值 : 149.0 起始点 : 106.2 终止点 : 182.4仪器 : NETZSCH DSC 200 PC文件 : 常熟佳发化学有限公司 powder-dynamiccuring.sd1项目 :c0066.标识 :powder日期 /时间 : 2003-4-28 16:46:43 实验室 :NSC操作者 :Xu Liang样品 :epoxy resin, 9.940 mg参比 :材料 : thermosetting校正 / 温度校正 :/ tcal0212.td1灵敏度文件 : scal0212.ed1 样品支架 /热电偶 : Standard DSC 200 PC / E 测量 模式 /类型 : DSC / 样品段:9坩埚 : Pan Al, pierced lid 气氛 :air/20 / -/- / N2/60/-测