示差掃描量熱儀在聚合物研究中的應用
為了研制新型的聚合物與控制聚合物的質(zhì)量和性能,測定聚合物的相變溫度、玻璃化轉變溫度、混合物和共聚物的組成、結晶度等是必不可少的。在這些參數的測定中DTA 和DSC是主要的分析工具。
a .結晶度的測定
高聚物的許多重要物理性能是與其結晶度密切相關(guān)的。由于結晶度與熔融熱焓值成正比,因此可利用DSC 測定高聚物的百分結晶度。主要按下列公式進(jìn)行求算。
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式中△Hf?樣品的熔融熱焓;
△Hf*?100%結晶度的熔融熱焓。
△Hf*可用外推法從一組已知結晶度的樣品作出結晶度~△Hf圖求出;蛘卟捎靡荒M樣品的熔融熱焓作為△Hf*,例如聚乙烯可選用三十二烷為100%結晶度的模擬樣品。
b .共聚和共混物中的成分檢測
例如脆性的聚丙烯往往與聚乙烯共混或共聚增加它的柔性。關(guān)于聚丙烯和聚乙烯共混物的成分可分別根據它們的熔融峰面積計算,因為在共混物中它們各自保持本身的熔融特性,如下圖所示。
c
.氧化誘導期的測定
為了防止高聚物的氧化降解作用,通常在高聚物中添加少量的抗氧化劑。至于用什么方法來(lái)評價(jià)抗氧化劑的效力是人們關(guān)注的問(wèn)題。目前普遍采用的方法是利用DSC 或DTA 測定高聚物的氧化誘導期。例如對具有不同含量抗氧化劑的聚乙烯在200 ℃ 和氧氣下進(jìn)行測定,所測得的氧化誘導期是隨著(zhù)抗氧化劑含量的增大而延長(cháng)的,如下圖所示。
d
.固化程度的測定
測定固化程度的方法有好幾種,其中以DSC 法最為簡(jiǎn)便。由于固化反應為放熱反應,可根據DSC 曲線(xiàn)上的固化反應放熱峰的面積來(lái)估算熱固性高聚物的固化程度。
e .高聚物薄膜中吸附水的測定
例如利用DSC 對不同含水量的醋酸纖維素膜進(jìn)行測定,如下圖所示。經(jīng)分析,在醋酸纖維素膜中存在著(zhù)四種狀態(tài)的水:完全游離的水(8 ℃ 附近的陡峰部分)、與膜相互作用很弱的游離水(寬峰部分)、含鹽結合水(與膜結合得強的水)和不含鹽的結合水。
除了以上內容。DSC 和DTA 在高聚物中的應用還有許多方面,如取向度的估算、玻璃化轉變的研究、結晶速度的分析、固化反應的動(dòng)力學(xué)研究等等。 ,