玻璃化转变温度是环氧树脂材料的一个重要特性,使用DSC测试时其结果受到待测样品粒度大小、样品用量、仪器升温速率和样品装填的紧密程度等各种因素的影响。
实验仪器 DSC-100 差示扫描量热仪
实例图谱
1.样品颗粒大小的影响
因为传热量与传热面积成正比,即传热面积越大,传热量就越大。在同样重量样品的情况下,样品粒径越大,其表面积就越小,传热量就越小,使样品达到热力学平衡的程度就小,产生热滞后就大。因此,在实际DSC测试中,要求样品粒径越小越好。
使用样品颗粒测Tg点时,即使颗粒较小,得到的DSC曲线的平台和台阶也不是很明显,但颗粒小的效果要好于颗粒大的。
2.样品量的影响
同样材料的样品在不同重量的情况下,要使它达到热力学平衡熔点,它们所吸收的总热量大小是不同的。在同样传热的条件下,重量越大,达到热力学平衡的差距就越大。这就是不同重量样品量影响的原因。样品重量越大,玻璃化转变越明显,但是曲线偏离基线也越大。
考虑到分析曲线要作对比,曲线既要清楚看到变化过程,又不能偏离基线过大,要适中选取。
3.升温速率的影响
在同距离的条件下,升温速率大小与样品达到热力平衡的程度成反比,也就是与样品产生热滞后的程度成正比。因此,升温速率越大,热滞后就越严重,玻璃化转变过程越明显,测得的Tg值越高。
4.颗粒和粉末的影响
使用样品粉末测Tg点时,得到的DSC曲线具有明显的平台和台阶,玻璃化转变过程比较明显,而使用颗粒时,得到的是一条几乎平滑的曲线,看不到明显的玻璃化转变过程,效果较差,取点计算比较困难。
5.样品与坩埚底部紧密程度的影响
制样时使样品保持薄且平的片状以减少传热梯度对测试有力,但有时我们很难做到薄且平的片状,这是把样品磨成粉末状反而更容易实现。
样品颗粒间隙越小,热滞后就小,越容易达到热力学平衡,样品压实后得到的结果较好,也利于分析。
综上,用DSC-100测试环氧树脂Tg的条件为:
(1)样品颗粒对DSC结果影响较大。样品颗粒越小越好,最好是研磨成粉末状。
(2)样品用量对DSC结果影响明显。一般样品用量为10mg~15mg左右为宜。
(3)仪器升温速率对DSC结果影响明显。一般仪器升温速率为10℃/min~15℃/min左右为宜。
(4)装在铝坩埚里的待测样品要用工具压实。