用DSC差示扫描热量法测定纤维结晶度的探讨
差示扫描量热法（DSC）测定聚合物结晶度
上式中，W表示重量，下标c表示结晶，a表示非结晶。
研究结晶度的意义 是表征聚合物性质的重要参数，聚合物的物理性能和机械性能与其结晶度有着密切的关系。准确测定高分子材料 的结晶度对于评价材料的性能、研究和优化注塑工艺等方面具有重要的实际意义。
DSC测试实际应用： 重结晶峰 ：室温下结晶不充分的材料在升温至结晶温度附近，可能会发生重结晶 。因而，最终的熔融峰中，有一部分是该重结晶部 分的熔融吸热，为例计算材料在室温下的结晶度，需要把这一部分面积进行扣除，使得结晶热焓与相应的熔融热焓相等。 因此，实际测试过程中，结晶度的计算公式如下：
结晶度 =[熔融峰面积 -重结晶峰面积） /100%结晶的理论热焓 ]X100%
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差示扫描量热法（ DSC）测定聚合物结晶度
摘要 ：结晶度是表征聚合物性质的重要参数，聚合物的物理性能和机械性能与其结晶度有着密切的关系。准确测定高分子材料的结晶 度对于评价材料的性能、研究和优化注塑工艺等方面具有重要的实际意义。在众多结晶度的测试方法中，DSC法有着广泛的应用。
测试案例 ：如下图所示，PET样品的DSC测试图谱：
结晶度计算过程：
熔融焓=44.3J/g 重结晶焓=34.03J/g PET100%的熔融热ΔHf*=140J/g 结晶度（θ）=[(44.3-34.03)/140]*100% = 7.34%
附录：其他测定结晶度的方法
Hale Waihona Puke 1. X射线衍射法测结晶度2. 密度法测定结晶度
影响差示扫描量热仪(DSC)测定纤维熔融峰温度测试结果的因素
2020年第6期纺织衫准~质帚□测试技术□彩响差示扣描看熱a(D s c)测定歼瘫熔融蟑滬歲测试结票的®素隋娇娇刘飞乜(中纺标检验认证股份有限公司，100025)【摘要】采用差示扫描量热仪（DSC)鉴别纤维时，试样预处理、样品量、升温速率、载气流量和仪器基线等因素会对试验结果造成一定的影响，为了确定理想的试验条件，采用D SC法分别测试各种纤维的熔融峰温度，对比分析了试样预处理、样品量、升温速率、载气流量和仪器基线等试验条件对测试结果的影响。
该试验结果表明，在不对纤维进行预处理，且当样品量为3〜5 mg、升温速率为10 -C/min、载气流量为20〜80 mL/m in并在试验前对D S C的仪器基线扫描等条件下，可以根据纤维的熔融峰温度测试结果鉴别部分纤维，并通过不同试验室间的验证试验，验证了上述试验条件的准确性和重复性。
该试验表明，采用D SC法测试且满足以上试验条件的测试结果可以鉴别部分纤维。
【关键词】DSC;测试方法；试验条件；对比；纤维熔融峰温度；纤维鉴别【中国图书分类号】TS107 【文献标识码】B【文章编号】1003-0611(2020)06-0041-061引言近年来，因差示扫描量热法（以下简称“DSC 法”）具有分辨率高、灵敏度高和测试数据精确等优势，逐渐被用于鉴别纺织纤维。
DSC法可以有效解决传统熔点法测试纤维熔点范围过宽、靠目测判断熔点误差大等问题。
但在采用D SC法的实际测试中，影响测试结果的因素较多，如试验气氛、升温速率、样品用量及样品制备等[1]。
由于，现有的相关文献中涉及用D SC法测试纤维熔融峰温度的纤维种类有限，对测试中影响测试结果因素的讨论尚不完全；因此，本文采用D SC法测试不同厂家生产的各种纤维，并在对比分析的基础上，筛选出D SC法的 理想试验条件，并通过不同试验室对上述试验条件第一作者简介：隋娇娇（1995 — ),女，助理丁程师。
研宄方向：纺织品标准。
DSC(差示扫描量热)谱图分析
DSC（差示扫描量热）谱图分析
利用差示扫描量热仪，可测定多种热力学和动力学参数，可以研究材料的熔融与结晶过程、结晶度、玻璃化转变、相转变、液晶转变、氧化稳定性（氧化诱导期O.I.T.）、反应温度与反应热焓，测定物质的比热、纯度，研究高分子共混物的相容性、反应动力学研究、热固性树脂的固化过程等。
在操作中，通过单独的加热器补偿样品在加热过程中发生的热量变化，以保持样品和参比物的温差为零。
这种补偿能量(即样品吸收或放出的热量)所得的曲线称DSC曲线。
其纵坐标是试样与参比物的功率差dH/dt，也称作热流率，单位为毫瓦（mW），横坐标为温度（T）或时间（t）。
一般在DSC热谱图中，吸热(endothermic)效应用凸起的峰值来表征(热焓增加)，放热(exothermic)效应用反向的峰值表征(热焓减少)。
曲线离开基线的位移，代表样品吸热或放热的速率。
如上图，向下的为样品的吸热峰（典型的吸热效应有熔融、解吸），向上的为放热峰（典型的放热效应有结晶、氧化、分解、固化），曲线上的台阶状拐折（典型的比热变化效应为二级相变，包括玻璃化转变、铁磁性转变等）。
纤维结晶度测量
DSC的前身是差热分析DTA
记录的是温差信号 峰面积没有热焓意义
DSC 曲线示例
DSC 信号
根据 DIN 定义的吸热与放热峰
结晶度计算
DSC /(mW/mg) 放热 0.7
PET
0.6 样品称重：17.45mg 升温速率：10k/min 气氛：N2 坩埚：Al 加盖扎孔 面积: -34.03 J/g 峰值: 149.2 ℃ 起始点: 137.6 ℃ 结晶度: 7.34 %
测试方法 采用图解分峰进行结晶度计算。计算公式如下:
式中,Xcw为 X射线衍射法测定的；Ic 为结晶衍射峰强 度;Ia 为非结晶弥散峰强度。 实验采用波长与聚合物晶格尺寸相近的靶,再进行计 算机分峰的数据处理，衍射数据经过空气散射校正,极 化因子校正,使用归一化因子归一化为电子单位,然后进 行康普顶校正,数据校正工作由计算机处理。将校正后 的衍射数据送入计算机进行分峰处理,计算机自动打印 出分峰的结果,即给出结晶度等值。
3）密度法 密度法测定高聚物结晶度的依据是:高分子链在晶 区中呈有序密堆砌 ,因而其密度高于无序非晶区 的密度 ,并假设试样的结晶度可按两相密度的线 性加和求得。用该方法测定的结晶度( Xcg )可根 据下式计算:
式中d, dc和da分别为试样、完全晶态及完全非晶 态的密度。
红外光谱法(IR) 原理：高聚物结晶时,会出现非晶态高聚物所没有的 新的红外吸收谱带--“晶带”,其强度随高聚物结晶 度的增加而增加,也会出现高聚物非晶态部分所特有 的红外吸收谱带--“非晶带”,其强度随高聚物结晶 度增加而减弱. 可见,测定晶带和非晶带的相对强度,便可以 确定其结晶度。
测试方法 • 由红外光谱法测得结晶度,通常表达式如下:
先选取某一吸收带作为结晶部分，分别为在聚合物 结晶部分吸收带处入射及透射光强度I,I0；ac为结 晶材料吸收率；p为样品整体密度；l为样品厚度。
dsc测定结晶度的原理 -回复
dsc测定结晶度的原理-回复"DSC测定结晶度的原理"DSC（差示扫描量热法）是一种常用的热分析技术，用于研究材料的热性质。
DSC可以用来测定材料的结晶度，也被广泛应用于材料科学和工程领域。
本文将详细介绍DSC测定结晶度的原理，并分步回答中括号中的问题。
1. DSC测定结晶度的原理DSC测定结晶度的原理基于材料的热性质变化。
当材料经历结晶过程时，其热性质会发生明显的变化，如熔点、热容、热导率等。
DSC测量就是通过对样品在不断升温或降温的过程中对其热性质变化进行监测，从而确定其结晶度。
2. DSC测定结晶度的步骤2.1 样品制备首先，需要制备符合实验要求的样品。
对于有机聚合物或无机晶体材料，常用的制备方法包括溶液蒸发结晶、熔融结晶、溶剂热处理等。
样品的形状和大小应符合实验装置要求，以确保准确的测量结果。
2.2 实验装置设置DSC实验装置由一个样品容器和参比容器组成。
样品容器中放置待测样品，参比容器中放置参比物质，如铁或铂等材料。
两个容器在同一温度条件下进行测量，以消除温度的影响。
2.3 实验条件设置在进行DSC测量前，需要设置合适的实验条件，包括升温/降温速率、测量温度范围等。
这些设置应根据样品的特性和实验目的来确定。
2.4 DSC测量在DSC测量过程中，样品容器和参比容器同时升温或降温。
当样品发生结晶时，其热性质会发生变化，从而引起样品和参比容器的温差。
这个温差被称为峰温差（ΔT），可以被DSC仪器检测到并记录下来。
3. DSC测定结晶度的分析3.1 峰值分析DSC仪器会输出一个温度-时间曲线，其中峰温差会以峰值的形式显示出来。
首先，需要确定峰温差的位置，并记录其温度（Tm）和峰面积（ΔHm）。
峰面积是由样品结晶释放的热量对参比容器释放的热量的积分计算得出的。
3.2 结晶度计算结晶度可以通过测量的峰面积来计算，通常使用以下公式：结晶度（Xc）= ΔHm / ΔHc其中，ΔHc为完全结晶时所释放的热量。
实验五差示扫描量热法测聚丙烯的结晶度
实验五差示扫描量热法（DSC）测聚丙烯的结晶度一、目的1．了解差示扫描量热法（DSC）的基本原理。
2．掌握用DSC测定聚合物的结晶度等。
二、原理1．热分析简介热分析是一种很重要的分析方法。
热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系的一种技术。
在加热或冷却的过程中，随着物质的结构、相态和化学性质的变化都会伴有相应的物理性质的变化。
这些物理性质包括质量、温度、尺寸和声、光、热、力、电、磁等。
由此可见，热分析方法的种类是多种多样的，在表5-1中列出几种常用的热分析方法的名称及定义。
热分析主要用于研究物理变化（晶型转变、熔融、升华和吸附等）和化学变化（脱水、分解、氧化和还原等）。
热分析不仅提供热力学参数，而且还可给出有一定参考价值的动力学数据。
因此，热分析在材料的研究和选择、在热力学和动力学的理论研究上都是很重要的分析手段。
2. 差示扫描量热法（DSC）的基本工作原理当物质的物理性质发生变化（例如结晶、熔融或晶型转变等），或者起化学变化时，往往伴随着热力学性质如热焓、比热、导热系数的变化。
差示扫描量热法（DSC）就是通过测定其热力学性质的变化来表征物理或化学变化过程的。
目前，常用的差示扫描量热仪分为两类。
一类是功率补偿型DSC仪，如Perkin-Elmer公司生产的各种型号的DSC仪；另一类是热流型D SC仪，如Du Pont 910 DSC和Met tler DSC 20或30。
两类DSC仪的工作原理以及仪器构造差别较大，下面分别给予介绍。
2.1 功率补偿型DS C仪（现使用较少）以Perkin-Elmer DSC为例。
图5-1为功率补偿型D SC仪的热分析装置原理图。
试样和参比物分别放置在两个相互独立的加热器里。
这两个加热器具有相同的热容和热导参数，并按相同的温度程序扫描。
浅析不同的药物结晶性检查技术
浅析不同的药物结晶性检查技术摘要：本文首先介绍了结晶性检查的意义和应用以及基本原理，然后介绍了偏光显微镜，差示扫描量热法及X射线衍射分析技术。
本文是在《中国药典2020版》四部通则0981结晶性检查法的基础上进行的部分技术补充和分析，为药物研究提供了一定的参考依据。
关键词：药物结晶性检查、偏光显微镜、差示扫描量热法、X射线衍射分析技术、药物研究一、药物结晶性检查技术概述（一）结晶性检查的意义和应用结晶性检查是药物研究和制造过程中的重要环节之一。
通过对药物的结晶性进行检查和分析，可以获得关于药物晶体结构和性质的重要信息，为药物的设计、制备和性能优化提供科学依据。
结晶性检查可以评估药物的结晶度和晶体完整性。
药物的结晶度是指晶体中药物分子的有序程度，影响着药物的物理性质和药效。
通过对药物晶体的结晶度进行检查，可以评估药物的晶体质量和稳定性，为制药工艺的优化和药物质量的控制提供依据。
结晶性检查对于药物的研发和质量控制也具有重要的应用价值。
通过对药物晶体的观察和分析，可以揭示药物的结晶机制和晶体生长规律，为药物的合成和晶体工程提供理论基础。
同时，结晶性检查还可以用于药物的溶解度预测、药物的相转变控制、药物的纯度检验等方面，为药物的质量控制和生产提供重要参考。
（二）结晶性检查的基本原理结晶性检查的基本原理是基于药物的物理性质、化学性质和结晶条件，通过分析药物的结晶特性来了解药物的晶体结构、晶型和晶体形态等重要的物理化学特征。
结晶性是指物质在一定条件下形成晶体的倾向。
药物的结晶性质受到多种因素的影响，包括物理性质、化学性质、结晶条件等。
药物的分子结构和形态决定了其在结晶过程中的排列方式和晶体形成的方式。
例如，分子间的相互作用力（如氢键、范德华力等）会影响药物分子的排布方式，从而影响晶体的形态和结晶性质。
药物的化学性质影响晶体的稳定性和晶体结构的形成。
一些药物具有多晶形态或可溶性多晶性，它们在不同溶剂条件下可能形成不同的晶体结构。
【实验室】DSC示差扫描热量计实验原理与应用
2.Heat flux DSC
同时加热样品 cell 与空白 cell，观察温度的改变来确定热 量的变化。
.
4
Polystyrene以DSC表示之热转移图形
此处的热流量增加是因 为聚合物的温度在其Tg之 上时，Cp会增加，斜率因 此改变
1
实验原理
•当样品发生熔融(Tm)、蒸发、结晶(Tc)、玻璃转变温度(Tg)等物理现象或化学变化时，
热分析图将出现吸热或放热带，由此可测得样品的性此质处。的因热为流D量S增C加对是热因量为测聚量合的物精准
度相当高，故常用于定量分析用。
的温度在其Tg之上时，Cp会增加，
斜率因此改变ห้องสมุดไป่ตู้
聚合物在Tg温度之后再继续升温时， 部分分子开始进行重新排列，形成 稳定的结晶态，放出热能。
• 可测试固体 粉体 胶体 及液体的才料于不同温度 下材料的反应热 熔点玻璃转化温度 结晶温度
.
6
高分子在其Tm时， 所有主炼都可以活 动，形成流动态 聚合物在Tg温度之后再 继续升温时，部分分子 开始进行重新排列，形 成稳定的结晶态，放出 热能。
不是所有的高分. 子都具有 Tm Tg Tc
5
应用
• DSC的用途广泛，举凡各种物质的反应或相变化 具有吸热或放热反应，其皆可侦测得知其反应的 起始温度。可分析的反应如金属材料的合金熔炼 后的析出过程、矿物的脱水反应、有机的热聚合 及硬化反应、陶瓷材料的相变化、玻璃材料的再 结晶等。
高分子在其Tm时，所有主链都 可以活动，形成流动态
.
2
仪器原理
• 示差扫描热量法(DSC)系将样品和参考物，以 定温速率下加热或冷却，或以恒温方式进行， 测量样品处于此温度变化环境下，因发生物理 或化学反应所伴随产生的热含量变化，连续地 以”能量”差的函数形式记录下来。
差示扫描量热仪(DSC)的校准-文档资料
差示扫描量热仪(DSC)的校准一、前言差示扫描量热法，简称DSC（Diffevential Scaning Calovimltry），是在程序升、降温控制下，测量试样与参比物（一般选空盘）之间的单位时间能量差（或功率差）随温度或时间变化的一种技术方法。
它常用于测量聚合物的熔融热、结晶度、玻璃化转变温度Tg ，测量聚合物反应热、反应动力学等参数。
DSC已成为高分子行业不可缺少的重要检测手段之一。
差示扫描量热仪属于很灵敏的热分析仪器，因此，定期对差示扫描量热仪进行校准是十分必要的。
依据JJG936-2012«示差扫描热量计检定规程»，选用热分析标准物质，通过校准差示扫描量热仪的程序升温重复性、程序升温速率偏差、周期升降温重复性、分辨率、温度偏差、热量重复性、热量偏差，对本实验室差示扫描量热仪的计量性能进行评价。
二、校准依据以JJG936-2012«示差扫描热量计检定规程»作为评价依据。
三、校准部分1.仪器、热分析标准物质及校准环境TA公司QC20型差示扫描量热仪。
标准物质（In）,证书编号：GBW(E)130182，熔点为156.75℃，熔融热为28.53J/g；标准物质（Pb），证书编号：GBW(E)130184，熔点为327.77℃，熔融热为23.07J/g；标准物质（KNO3），证书编号：GBW(E)130186，熔点为130.45℃。
校准环境温度：19℃，相对湿度：42%RH，仪器附近无气流及热源，不受阳光直接照射。
2.程序升温重复性、程序升温速率偏差的校准取两个带盖的空铝皿，放置于DSC仪器样品座上。
设置氮气体积流量为50ml/min，从40℃到500℃进行程序升温，升温速率为10℃/min。
从80℃开始，用秒表计时，每分钟记录一次仪器实时温度值，共记录11次温度值。
待仪器降温后，重复从80℃开始，每分钟记录一次仪器实时温度值，共记录11次温度值，共2遍。
常见纤维结晶度测量方法介绍
常见纤维结晶度测量方法介绍标题：常见纤维结晶度测量方法介绍摘要：纤维结晶度是衡量纤维材料结晶程度和性能的重要指标之一。
本文将介绍常见的纤维结晶度测量方法，包括X射线衍射法、红外光谱法、热差示扫描量热法和拉曼光谱法。
每种方法都有其独特的优点和适用范围，通过深入了解这些方法，我们可以更好地理解纤维结晶度的测量原理和实验操作。
文章正文：引言：纤维材料是许多工业领域中广泛使用的材料之一，其性能往往与其结晶度密切相关。
因此，准确测量纤维结晶度对于材料研究和工程应用具有重要意义。
本文将介绍几种常见的纤维结晶度测量方法，以帮助读者更好地了解这些方法的原理和应用。
一、X射线衍射法：X射线衍射法是一种常用的纤维结晶度测量方法。
它基于X射线的散射原理，通过测量材料的衍射峰和无衍射背景的强度，计算出纤维的结晶度。
该方法适用于各种结晶度范围的纤维材料，并且具有较高的准确性和灵敏度。
然而，X射线衍射法的实验设备复杂且昂贵，需要具有专业知识和技能的操作人员。
二、红外光谱法：红外光谱法是通过分析纤维材料的红外光谱图谱来测量其结晶度。
纤维材料的结晶度可以通过红外光谱中特定峰值的强度和频率来判断。
这种方法简单、快速，可以对大量样品进行批量分析。
然而，红外光谱法对于结晶度较低或非均匀分布的纤维材料具有一定的局限性。
三、热差示扫描量热法：热差示扫描量热法是一种测量纤维结晶度的热分析方法。
该方法利用纤维材料的热性能差异来计算其结晶度。
通过对材料进行升温和降温的循环加热，热差示扫描量热仪可以测量样品在不同温度下的热容变化。
结晶度较高的纤维材料在热差示曲线上会出现较大的峰值。
这种方法操作简便，适用于大部分纤维材料的结晶度测量。
四、拉曼光谱法：拉曼光谱法是一种通过测量纤维材料的拉曼光谱图谱来确定其结晶度的方法。
纤维材料的结晶度可以通过拉曼光谱中的特征峰和峰宽来分析。
与其他方法相比，拉曼光谱法对于结晶度较低的纤维材料具有较高的灵敏度和准确性。
纤维级聚酯切片性能研究
纤维级聚酯切片性能研究万婧;张素风;张美娟【摘要】采用乌氏黏度计、X射线衍射仪、差示扫描量热分析(DSC)测试仪、真空干燥箱等对纤维级聚酯切片的特性黏度、结晶度、熔点和含水量等进行测试,并以苯酚/四氯乙烷为溶剂溶解聚酯(PET)切片,探讨了其溶解机理,为研究PET沉析纤维的制备及性能研究奠定实验基础,有利于其作为纤维级聚酯切片的广泛应用.结果表明,PET聚酯切片的特性黏度是0.917 0 dL/g,结晶度是12％,玻璃化转变温度为77℃,熔点为256℃,含水量为0.55％,以质量比1∶1配制的苯酚/四氯乙烷是其良溶剂,在溶解PET聚酯切片的过程中苯酚起主导作用,四氯乙烷起辅助作用.【期刊名称】《造纸化学品》【年(卷),期】2016(028)003【总页数】5页(P5-9)【关键词】聚对苯二甲酸乙二醇酯;特性黏度;X射线衍射;差示扫描量热分析;溶解【作者】万婧;张素风;张美娟【作者单位】陕西科技大学轻工与能源学院,陕西省造纸技术与特种纸品开发重点实验室,西安 710021;陕西科技大学轻工与能源学院,陕西省造纸技术与特种纸品开发重点实验室,西安 710021;陕西科技大学轻工与能源学院,陕西省造纸技术与特种纸品开发重点实验室,西安 710021【正文语种】中文【中图分类】TS755.9聚酯（PET）切片根据用途可分为纤维级聚酯切片［1-2］、瓶级聚酯切片［3-4］、膜级聚酯切片［5-7］等。
其分子结构如图1所示。
由图1可见，PET是具有对称性芳环结构的线性大分子，没有大的支链，因此分子线型好，易于沿着纤维拉伸方向取向而平行排列，这种易于成纤的取向结构使得其常被制作成聚酯纤维。
纤维级聚酯切片可以通过熔融纺丝、熔喷纺丝、湿法纺丝、干法纺丝、静电纺丝、离心纺丝和沉析法等各种纺丝工艺制备成纤维而用于造纸。
在沉析法制备纤维的过程中，PET切片的特性黏度会直接影响PET切片溶解过程中溶剂、溶解温度和溶解时间的选择；PET聚酯切片的含水量直接影响成纤的质量，含水量过多纤维中会有气泡产生，继而会影响纤维的强度，纸张的抗张指数、撕裂指数和耐破指数等也会有所降低。
结晶度测试方法及研究意义
高分子结晶度的分析方法研究进展……专业聂荣健学号：……指导老师：……摘要：综述聚合物结晶度的测定方法，包括：差示扫描量热法；广角X衍射法；密度法；红外光谱法；反气相色谱法等，并对不同方法测定结晶度进行分析比较 , 同时对结晶度现代分析技术的发展作出展望。
关键词：结晶度；测试方法；分析比较引言高分子材料是以聚合物为主体的多组分复杂体系 , 由于具有很好的弹性、塑性及一定的强度，因此有多种加工形式及稳定的使用性能。
由于聚合物自身结构的千变万化 , 带来了性能上的千差万别，正是这一特点 , 使得高分子材料应用十分广泛，已成为当今相当重要的一类新型材料[1]。
结晶度是表征聚合物性质的重要参数，聚合物的一些物理性能和机械性能与其有着密切的关系。
结晶度愈大，尺寸稳定性愈好，其强度、硬度、刚度愈高；同时耐热性和耐化学性也愈好，但与链运动有关的性能如弹性、断裂伸长、抗冲击强度、溶胀度等降低。
因而高分子材料结晶度的准确测定和描述对认识这种材料是很关键的。
所以有必要对各种测试结晶度的方法做一总结和对比[2]。
1.结晶度定义结晶度是高聚物中晶区部分所占的质量分数或体积分数 .()%100*WWcXc =式中 : W ———高聚物样品的总质量 ;W c ———高聚物样品结晶部分的质量结晶度的概念虽然沿用了很久，但是由于高聚物的晶区与非晶区的界限不明确，有时会有很大出入。
下表给出了用不同方法测得的结晶度数据，可以看到，不同方法得到的数据的差别超过测量的误差。
因此，指出某种聚合物的结晶度时，通常必须具体说明测量方法。
表1.1用不同方法测得的结晶度比较密度法 60 20 20 77 55 X 射线衍射法 80 29 2 78 57 红外光谱法 -- 61 59 76 53 水解法 93 -- -- -- -- 甲酰化法 87 -- -- -- -- 氘交换法56--------由表1.1我们可以清楚的看到采用不同方法测试所得结晶度的差异。
利用DSC法测定聚合物结晶性能的原理、方法及实例
对聚合物物理性能的影响
对Tf的影响（p128）
相对分子质量愈大，黏流温度（ Tf）越高。 从加工成型角度来看，成型温度越高越不利。在满足力学性能的前提下， 可适当降低相对分子质量 由于聚合物的相对分子质量具有多分散性，使非晶聚合没有清晰的黏流温 度，而往往是一个较宽的软化区域，在此温度区域内，均易于流动，可进 行成型加工
合成纤维： 因其平均分子量较小, 分子量分布以窄为宜。若分布
宽, 小分子的组分含量高, 这对纺丝性能和机械强度都不利。
Tg 温度
Q/dt
?
d?
1/2?
Tg 温度
结晶度的测定
结晶度的测定
ΔHf*：100%结晶度的熔融热焓
分子量对聚合物结构和性能的影响
分子量对聚合物结构的影响：
聚合物的相对分子质量大，高分子链之间存在很强的范德华相互作用， 以致高聚物不存在气态。
聚合物相对分子质量越大，构象数越多，柔性越好。但当相对分子质量 增大到一定数值时，相对分子质量对柔性的影响就不存在了。
拉伸强度
相对分子质量太低，材料的强度和韧性都很差，没有应用价值。 随着相对分子质量的增加，拉伸强度提高，但是大于临界相对分子质量后强 度基本恒定。
这是由于分子量的提高增加了晶体间的链缠结，从 而增强了纵向、横向微纤维的联系。当进行拉伸试 验时，链缠结抑制微纤维的相对滑动，从而提高拉 伸强度。反之，如果分子量下降，分子链之间的缠 结减少，作用力减弱，相应的拉伸强度也会下降， 当分子量下降到某一个值时，不具有拉伸强度。
功率补偿型DSC：在程序控温下，使试样和参比物的温度相等，测量每单位时间 输给两者的热能功率差与温度的关系。
DSC测定曲线
热
吸
玻璃化转变
差式扫描量热法(DSC)
差式扫描量热法（DSC）扎卡里·沃拉斯（Zachary Voras）1.分类差式扫描量热法（differential scanning calorimetry，DSC）属于破坏式分析技术。
2.说明DSC与差热分析（differential thermal analysis，DTA）有关，是一种能够识别材料热稳定性差异的定量技术。
利用DSC可以分辨一种材料与标准物质在结晶度、玻璃化转变状态或熔点／沸点方面的差异。
虽然该技术无法像光谱法或质谱法那样提供阳性定性，但它对热稳定性差异的检测非常灵敏，因此成为有机材料劣化研究的最佳选择。
这种技术会在样品加热过程中测量样品所发生物理／化学变化的各种属性。
实验基本设置为，将样品和标准物质分别置入两只样品托盘，放入分析室内统一加热，以便生成热谱图。
这种托盘只需毫克级样品就可进行分析。
分析室内可有各种氛围条件，如真空或气体吹扫（如氧气、氮气或氩气吹扫）。
应根据要检测的物理／化学变化来监控样品托盘的加热温度和（或）功率。
此外，还可使用吹扫气体诱导样品表征（例如用氧气令样品氧化）来调节DSC实验中的观察结果。
现代设备可完全自动化运转，也可在一个实验中加热多个样品，因此可获得更高的实验效率。
在这些实验中，得到的热谱图可用于观察与样品能量属性相关的所有变化，如结晶、相变、放热／吸热过程和动力学速率。
DSC有3种常见类型：功率补偿型DSC、热流型DSC和调制型DSC。
功率补偿型DSC是用两组独立的加热元件分别加热样品和标准物质，再监测维持恒定温度所用的功率差。
图2为功率补偿型DSC实验的一般示意图。
热流型DSC实验是以相同速率加热样品和标准物质，再测量热流差异并生成热谱图。
调制型DSC的实验设置与热流型DSC相似，不过样品和标准物质是在温度循环（热／冷循环）条件下测量热流并加以比较。
图3是热流型DSC或调制型DSC实验的一般示意图。
凭借检测生成的热谱图，分析人员可对各种转变温度进行量化，再将量化结果转化为比热、玻璃化转变温度、结晶温度和动力学速率等物理量。
dsc测结晶度的原理
dsc测结晶度的原理DSC（差示扫描量热法）是一种常用的热分析技术，广泛应用于材料科学和化学领域中对材料性质的研究。
DSC测量的是样品在升温或降温过程中与参比物相比的热流量差异，从而可以得到样品的热性质信息。
其中，DSC测定结晶度是DSC技术的一个重要应用之一。
结晶度是指材料中结晶相的含量和晶体尺寸的大小。
在材料科学中，结晶度对材料的性能和性质有着重要影响。
因此，准确测定结晶度对于材料研究和工程应用具有重要意义。
DSC测定结晶度的原理是基于材料在升温或降温过程中发生相变所释放或吸收的热量。
当材料从非晶态转变为结晶态时，会释放出潜热，即结晶热。
而当材料从结晶态转变为非晶态时，会吸收潜热。
DSC技术通过测量样品与参比物之间的热流量差异来确定结晶热，从而间接得到样品的结晶度。
在DSC实验中，通常使用两个装有样品和参比物的容器，并通过两个独立的加热元件来控制其温度。
在实验开始前，首先将样品和参比物加热到相同的温度，然后以一定的速率升温或降温。
在升温或降温过程中，如果样品发生结晶，则会释放出潜热，导致样品与参比物之间的温差增大。
而如果样品发生非晶化，则会吸收潜热，导致样品与参比物之间的温差减小。
DSC仪器通过测量样品与参比物之间的温差来计算结晶热。
具体来说，DSC仪器通过两个温度传感器分别测量样品和参比物的温度，并将两者之间的温差转化为电信号。
然后，这个电信号经过放大和处理后，可以得到样品与参比物之间的温差曲线。
根据这个温差曲线，可以计算出样品与参比物之间的热流量差异，从而得到样品的结晶热。
通过测定样品的结晶热，可以计算出样品的结晶度。
一般来说，结晶度与结晶热成正比。
也就是说，结晶度越高，结晶热就越大；反之，结晶度越低，结晶热就越小。
因此，通过测定样品的结晶热，可以间接得到样品的结晶度信息。
需要注意的是，DSC测定结晶度时需要选择合适的参比物。
参比物应具有良好的稳定性和已知的热性质，并且与待测样品具有相似的热容量和传导性能。
差示量热法(dsc)的测试与分析热分析
不同温度下的热行为。
陶瓷材料的抗热震性能
03
通过DSC可以研究陶瓷材料在快速加热和冷却过程中的热震稳
定性，评估材料的抗热震性能。
金属材料
金属材料的相变与熔融
DSC可以研究金属材料的相变温度、相变潜热以及熔点，了解金属材料在不同温度下的相 变行为。
金属材料的氧化与腐蚀
DSC可以研究金属材料在加热过程中的氧化行为和腐蚀速率，评估金属材料的耐腐蚀性能 。
高分子材料的热分解与氧化
DSC可以研究高分子材料在加热过程中的热分解 温度和氧化温度，评估材料的热稳定性和耐氧化 性能。
陶瓷材料
陶瓷材料的烧结与相变
01
DSC可以研究陶瓷材料的烧结过程、相变温度以及相变过程中
的热效应，有助于优化陶瓷材料的制备工艺。
陶瓷材料的热膨胀与热容
02
DSC可以测量陶瓷材料的热膨胀系数和热容，了解陶瓷材料在
通过DSC分析，可以比较不同药物释 放系统（如药物缓释剂、药物控释剂 等）的性能差异，为药物制剂的设计 和优化提供依据。
06
DSC的未来发展与挑战
新技术发展
新型传感器技术
随着传感器技术的不断发展，未 来DSC将采用更灵敏、更精确的 传感器，提高测试的分辨率和准
确性。
智能化技术
通过引入人工智能和机器学习技术， DSC将实现自动化测试、数据分析 与预测，提高测试效率。
动力学分析
动力学分析
通过研究物质在加热或冷却过程中的反应速度和变化速率，可以了解物质的动力 学性质和反应机理。这对于化学反应动力学、材料科学等领域的研究具有重要意 义。
动力学曲线
通过绘制反应速度与温度之间的关系曲线，可以观察到物质在不同温度下的反应 速度和变化速率，从而判断物质的动力学性质和反应机理。
差示扫描量热法(DSC)的测试与分析 热分析
原理 差热扫描量热仪的基本原理 Differential Scanning Calorimetry， DSC 功率补偿型：内加热，采用动 态零位平衡原理，ΔT=0;DSC 测定维持样品和参比物处于相 同温度所需的能量差Δ W； Δ W=dQs/dt-dQr/dt=dH/dt dQs/dt:单位时间给样品热量 dQr/dt:单位时间给参比热量 dH/dt:热函变化率
能测量物质的晶态转变、熔融、蒸发、脱水、 升华、吸附、解附、玻璃化转变、热容变化、 液晶转变、燃烧、聚合、固化、模量、阻尼、 热化学常数、纯度等性质，从而获得物质的微 观结构热变化的根源，寻找出微观与宏观性能 的内在联系，对于材料的研究开发和生产中的 质量控制都具有很重要的实际意义
3.1 DSC、DTA
发生吸热反应： 结晶熔化、蒸发、升华解析、 化学吸附、脱附、结晶水、二次相变(如高聚 物的玻璃化转变)、气态还原 发生放热反应： 气体吸附、氧化降解、气态 氧化(燃烧)、爆炸、再结晶 发生放热或吸热反应： 结晶形态的转变、化 学分解、氧化还原反应、固态反应
由高聚物DTA和DSC曲线的图中可以看到固 态结构形态一级转变的吸热峰，璃化转变引起 的基线平移，结晶放热峰、晶体熔融吸热蜂， 固化、氧化、化学反应成交联的吸热或放热蜂 和分解挥发的吸热峰等。
•高聚物的DTA和DSG曲线示意图(固-固一级转变)
由上图得出如下结论： 一般的一级转变应该得到非常窄的峰，但高聚物在固态的一级转 变是物理结构或分子构型的变化所致，但它的峰比小分子一级转 变峰宽很多了 高聚物玻璃化转变(类似二级转变)取决于该高聚物在转变时热容增 大的情况，对某些高聚物来说，除非用很灵敏的仪器，一般较难 看到。有些高聚物并非出现如图那样理想的台阶，而是出现类似 峰形的曲线 聚合或固化等化学反应可能是放热或吸热反应，但氧化、 交联则呈现放热峰，而且峰形很宽。 程序降温曲线与程序升温曲线对于转变现象来说应该是可逆，但 事实上降温转变点偏低，这是由于发生过冷现象所致。
1. 差示扫描量热法测定聚合物等温结晶速率
差示扫描量热法测定聚合物等温结晶速率一、实验目的1、加深对聚合物的结晶动力学特征的认识。
2、了解DSC 法测定聚合物等温结晶速率的基本原理。
3、熟悉DSC 204F1型差示扫描量热仪的操作。
4、掌握DSC 法测定等温结晶速率的实验技术。
二、实验原理聚合物的结晶过程是聚合物分子链由无序的排列转变成在三维空间中有规则的排列，结晶的条件不同，晶体的形态及大小也不同，结晶过程是高分子材料加工成型过程中的一个重要环节，它直接影响制品的使用性能。
因此，对聚合物结晶速率的研究和测定有重要的意义。
测定聚合物等温结晶速率的方法很多，其原理都是基于对伴随结晶过程的热力学、物理性能或力学性能的变化的测定，如比容、红外光谱、X 射线衍射、双折射法等都是如此。
本实验采用DSC 法，它具有制样简便、操作容易、实验重复性好等优点。
差示扫描量热仪（DSC ）是在差热分析的基础上发展起来的一种热分析技术。
DSC 仪主要有功率补偿型和热流型两种类型。
热流型的测试仪是在同一个炉中或相同的热源下加热样品和参比物。
在程序温度（线性升温、降温、恒温及其组合等）运行过程中，当样品发生热效应时，在样品端与参比端之间产生了与温差成正比的热流差，通过热电偶连续测定温差并经灵敏度校正转换为热流差。
利用差示扫描量热仪，可以研究材料的熔融与结晶过程、结晶度、玻璃化转变、相转变、 液晶转变、氧化稳定性（氧化诱导期）、反应温度与反应热焓，测定物质的比热、纯度，研究高分子共混物的相容性、热固性树脂的固化过程，进行反应动力学研究等。
采用DSC 法测定聚合物的等温结晶速率时，首先将样品装入样品池，加热到熔点以上某温度保温一段时间，消除热历史，然后迅速降到并保持某一低于熔点的温度，记录结晶热随时间的变化，如图1（a ）。
可以看到随结晶过程的进行，DSC 谱图上出现一个结晶放热峰。
当曲线回到基线时，表明结晶过程已完成。
记放热峰总面积为A0，从结晶起始时刻（t 0）到任一时刻t 的放热峰面积A t 与A 0之比记为结晶分数X(t)：()0A A t X t = 图1 DSC 法测定结晶速率(a)等温结晶DSC 曲线 (b)结晶分数与时间关系以结晶分数X(t)对时间作图，可得到图1（b ）的S 形曲线。
差示扫描量热法(DSC)鉴别涤纶纤维
、 、
涤棉
的 织物
,
涤粘
涤锦 混纺
基 本保 持 纯 涤 纶 织
。
物 的 特性
以
,
结 晶热
、
熔融热
。
与 混 纺 比 成正 比 例 变 化 用 D S C 法 可 以 快速
所 简
、
便
、
准 确 地 测 出 涤纶 混 纺 织
。物 的 混纺 比三源自、热定 型 温 度
:
为 了 使 涤 纶 纤维 和 织 物
、
发生
的 结果
。
表
3
和图
5
图
6
显 示 的是 两 组
。
8 次 试 验 的 结果 1
具 有人 们 要 求的 某 些 特 性 熔 融 纺丝 后要经 过 卷绕 伸 炼 理
热
、 、 。
,
牵
热 定 型 等工 序
,
在 印染
、
加工 时
、 。
还 要进 行 烧毛
、
煮
漂白
定型
、
染 色等 处
当涤 纶织物 在 经受各 种
、
温度
、
机 械 等单 独或 联
,
合 作 用加 工 后
纤维 的聚 集
,
结 构 发 生 了 变化
D S C 曲线
。
也 会 发 生 相应 变 化
为了 研
究 热 处 理对 D S C 曲 线 的 影
响
,
大 量试 验 结 果 表 明
1 5
“
:
在
比定 型 温度 高 地方
, ,
C
左 右的
D S C 基 线 向 放热 方