從一段DSC的降溫程序中我們能發(fā)現(xiàn)什么？

對于大部分DSC用戶來說，在研究材料的熱物性時，我們通常更關(guān)注升溫曲線段。其實在有些情況下，升溫曲線段的信息是十分有限的，不能夠滿足我們對于一個樣品的熱效應(yīng)的特性進行更進一步地分析和解釋。此時，我們可以通過設(shè)計降溫段程序來進一步通過DSC獲取有價值的信息。

案例分享

以下案例基于配置了機械制冷的DSC3設(shè)備所測得的實驗結(jié)果。我們一起通過以下案例來一窺降溫段的“神奇之處”。

Case1:降溫段程序區(qū)分回收PP和未使用PP

何為PP回收料？PP再生料也就是聚丙烯再生料。再生也指回收，是相對是新原料來說的第二次熱塑處理以后的通稱。一般的塑料使用一次以后，經(jīng)過回收機的熱化擠出制粒，可以再次當作原料來使用，把經(jīng)過回收擠出的聚丙烯料都叫做PP再生料?；厥諒U舊塑料由于帶有一定的雜質(zhì)，而且原料在加工和使用中還存在著降解和老化。因此在使用前需要進行區(qū)分和鑒別。

該案例的方法為10K/min的升降溫速率從40—180℃的循環(huán)，兩個樣品質(zhì)量均為5-6mg?？梢钥吹絻蓚€樣品的一二次升溫曲線幾乎沒有任何區(qū)別，但是降溫段兩者的結(jié)晶行為則有較大的差別，回收PP的開始結(jié)晶溫度更高，結(jié)晶峰更寬。這是因為在結(jié)晶過程中，經(jīng)過使用回收后的PP其結(jié)晶核中非熱結(jié)晶核（使用過程中的雜質(zhì)起到成核劑作用）的含量相對更高。

Case2:液晶材料的相轉(zhuǎn)變過程研究

液晶（LC）和液晶高分子（LCP）通常是指在一定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)介于固相和液相之間的中間相的有機化合物。在這中間相，它既具有液體又具有晶體的特性；其顏色和透明度可隨外界條件（如溫度，電場，磁場，吸附氣體等）變化而變化。由于液晶具有復雜的中間相，并且有些相變過程的熱效應(yīng)也很小，屬于微弱的一級相變，因此對DSC的靈敏度和量熱的準確性提出了很高的要求。否則有些相變過程就會因測量不到而被忽略。

為了節(jié)省測試時間以滿足大量的未知樣品的信息讀取，通常顯示面板企業(yè)會將升溫速率設(shè)置為不低于10K/min,在這個升溫速率下，對于液晶材料來說，其固液轉(zhuǎn)變的熔融峰可能會與液液相轉(zhuǎn)變相重疊，而忽略掉該相轉(zhuǎn)變。

下圖中的案例為肉豆蔻酸膽固醇酯在10K/min的升降溫速率下的相轉(zhuǎn)變過程，在升溫段83℃處的肩峰為非各向同性到各向同性的相轉(zhuǎn)變過程，具體可理解為，在A點熔化后樣品存在近晶型（液體結(jié)晶）狀態(tài)，隨后在B處過渡到膽甾醇相，在C處液體結(jié)晶被破壞，形成各向同性液體。顯然升溫段中，相轉(zhuǎn)變過程以肩峰形式出現(xiàn)難于判斷和計算其相轉(zhuǎn)變熱量大小。但是在降溫段中，我們可以看到兩個分離良好的小峰出現(xiàn)在約 80 ℃和 72℃。這些對應(yīng)于峰C和肩部B，此類轉(zhuǎn)變的過冷度是遠小于實際結(jié)晶過程的，因此可以將其與液體結(jié)晶較好地區(qū)分開。