影响差示扫描量热仪测试过程的几个重要因素

　　1、样品的质量

　　分别称取HDPE DMDA 8008样品的质量4、6、8和10mg,置于样品盘中密封。设定升温过程:30~200℃,升温速率10℃/min,N2吹扫气流量50mL/min,N2保护气流量100mL/min。样品的质量对DSC测试的影响,随着样品的质量增加,起始点温度、峰温度及终止点温度呈上升趋势,峰温度和终止点温度相比起始点温度上升更明显。

　　对树脂类材料的DSC测试结果,峰值点代表材料的熔融温度,测试结果允许±2℃的偏差,样品质量4mg的测试结果为132.9℃,样品质量10mg的峰温度为135.3℃,相差仅2.4℃,可以认为样品的质量对测试结果有一定的的影响,但影响并不很大。而温度升高的原因是,在同样的传热条件下,样品的质量越大,达到热力学平衡所吸收的热量也越多,相应的温度随样品质量的增加而略有上升。在测试过程中,一方面,希望测试结果与材料的理论熔融温度相当;另一方面,为了避免样品质量过多在熔融过程中对仪器产生一定的污染,所以在实际操作中如无特殊要求,一般取6~8mg的样品测试。
 

　　2、样品粒径

　　分别称取HDPE DMDA 8008样品6mg,进行不同程度裁剪,裁剪后样品的粒径分别为4、2和1mm。将样品置于样品盘中密封。设定升温过程:30~200℃,升温速率10℃/min,N2吹扫气流量50mL/min。将不同粒径的样品采用自动进样器测试,样品的粒径对DSC测试的影响,对样品进行不同程度裁剪后的测试结果与未经处理样品的测试结果相当,起始点温度、峰温度及终止点温度相差较小,基本上偏差在1℃左右,样品粒径对测试结果的影响较小。在实际测试中,如无特殊要求不对样品的粒径进行处理。
 

　　3、吹扫气流量

　　称取HDPE DMDA 8008样品6 mg,置于样品盘中密封。设定起始温度30℃,升温速率10℃/min,终点温度200℃。在N2气氛中,吹扫气流量分别为20、40、50、60和80 mL/min下测试,吹扫气流量对DSC测试的影响,如图2所示。由图2可知:吹扫气流量对测试结果的影响较小。增大吹扫气流量,起始点温度、峰温度及终止点温度略有上升。这是因为随着N2流量的增大,炉内N2流速增大,N2从样品上带走的热量也增多,而变化幅度较小,基本上都在1℃左右。这可能是由于测试过程中加扎孔的Al坩埚盖及炉腔体积有限。在实际测试中一般取50 mL/min的吹扫气流量,可以保证测试中树脂材料熔融过程产生的小分子从炉体腔中吹出,避免残留对仪器造成一定的影响。
 

　　4、升温速率

　　称取HDPE DMDA 8008样品6 mg,置于样品盘中密封。试验时设置起点温度为30℃,终点温度为200℃,N2吹扫气流量50mL/min。分别在升温速率为5、10、15、20和25℃/min下测定。升温速率对DSC测试的影响,如图5所示。由图5可知:升温速率相对其他影响因素而言,对测试结果的影响较大,其中起始点温度变化较小,而峰温度和终止点温度的变化较大。升温速率为5℃/min和25℃/min的峰温度相差4.5℃,终止点温度偏差8.5℃。这与升温速率快,产生一定的热量滞后有一定的关系。熔点以热力学平衡转变温度衡量,升温速率越快,产生的热滞后越明显,故峰温度及终止点温度随着升温速率的上升而升高,且温度变化较明显。在实际测试中如无特殊要求一般取10℃/min的升温速率。而对玻璃化转变温度的测试,因有些材料的玻璃化转变温度不太明显,可以采用加快升温速率测试。
 

　　5、样品位置

　　改变样品偏离样品盘中心位置来考察样品放置对测试结果的影响。称取HDPE DMDA 8008样品6mg,置于样品盘中密封。将样品分别放置于样品盘中心位置和距离中心位置1、2 mm处。设定升温过程:30~200℃,升温速率10℃/min,N2吹扫气流量50 mL/min。样品位置对DSC测试的影响,如图4所示。由图4可知:将样品放置于中心位置及偏离中心位置对测试结果的影响较小。起始点温度、峰温度及终止点温度变化均在允许误差范围内。样品放置位置对测试结果的影响较小,可能与Al坩埚本身空间有限有关。在实际测试中,尽量按标准要求,将样品放置于中心位置,若有压样品盖,或者自动进样器进样过程中样品位置发生偏离,对测试结果的影响也较小,因此,不必苛求测试过程中样品的位置。