如何用差示掃描量熱儀（DSC）測定生橡膠玻璃化轉變溫度

玻璃化轉變glass transition

非晶態(tài)聚合物或半晶態(tài)聚合物中的非晶區(qū)域從橡膠態(tài)或黏流態(tài)到玻璃態(tài)的一種可逆變化。

玻璃化轉變溫度(Tg)glass transition temperature

發(fā)生玻璃化轉變的溫度范圍的近似中點的溫度。

注：本標準中玻璃化轉變溫度是指，以20℃/min 的速率升溫，得到的 DSC曲線上的拐點溫度

試驗原理

在規(guī)定的惰性條件下，用差示掃描量熱儀(DSC)測定橡膠的熱容隨溫度的變化，通過所得的曲線確定玻璃化轉變溫度。

試樣

試樣應能代表被測試樣品，質量在0.01~0.02g范圍內(nèi)，按相應的介質和溫度調節(jié)樣品和試樣。調節(jié)時應遵循以下規(guī)則：

1)溫度和濕度都已規(guī)定時，試樣的調節(jié)時間應不少于16h，然后立即試驗。

2)當采用標準實驗室溫度且不需要控制濕度時，試樣的調節(jié)應不少于3h，然后立即試驗。

3)當規(guī)定了一個不同于標準實驗室溫度且不需要控制濕度條件時，應經(jīng)過足夠長調節(jié)時間，以使試樣與環(huán)境溫度相平衡，或者根據(jù)試驗材料和產(chǎn)品的有關規(guī)定處理。

4)經(jīng)過打磨樣品制備的試樣在試驗前應該進行調節(jié)。

儀器和材料

1)差示掃描量熱儀：應在標準實驗室溫度下使用，并避免風吹、陽光直射和突發(fā)的溫度變化。推薦使用航天偉創(chuàng)的DSC-300S。

DSC-300S 差示掃描量熱儀

2)樣品皿。

3)氣源：分析級，通常為氮氣或氦氣。

4)天平：稱量精度為±0.0001g。

試驗方法

1.氣體氣流

惰性氣體流速應在10 ~100mL/min 范圍內(nèi);整個試驗過程中，惰性氣體流速應恒定，偏差為±10%

2.放置試樣

1)稱量試樣，精確至±0.001g，試樣表面應平整，以確保與樣品皿接觸良好。試樣和樣品皿接觸良好可獲得較好的重復性。

2)用鑷子將試樣放在樣品皿中，樣品皿用蓋子密封，然后用鑷子將密封好的樣品皿放入量熱儀中。

3)禁止用手直接接觸試樣或樣品皿。

3.溫度掃描

1)以10℃/min 的速率將溫度降至-140℃左右，并在此溫度下保持 1min。

測試低玻璃化轉變溫度的橡膠需要-140℃的初始溫度，如高順式聚丁二烯橡膠對于較高玻璃化轉變溫度的橡膠沒有必要選擇這樣低的初始溫度。

為確保在玻璃化轉變區(qū)之前有一段平坦的基線，應選擇合適的初始溫度，例如，選擇低于預期玻璃化轉變溫度30~40℃的溫度作為初始溫度。

若儀器不能保持規(guī)定的降溫速率，應給以調節(jié)使其接近規(guī)定的速率。

2)以 20℃/min 的升溫速率進行溫度掃描，直到溫度升至高于玻璃化轉變范圍上限約30℃。大多數(shù)儀器可設定程序進行熱循環(huán)。

結果表示

將玻璃化轉變曲線上的拐點溫度確定為玻璃化轉變溫度。如果要求從曲線上直接測得玻璃化轉變溫度，則對曲線進行微分，將拐點溫度確定為玻璃化轉變溫度。