(完整版)DSC法测定PS的玻璃化转变温度

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2006用DSC测量葡萄糖溶液部分玻璃化转变温度的新方法

[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.鄄Chim.Sin .,2006,22(11)：1347~1352Received:May 11,2006;Revised:June 29,2006.∗Correspondent,E ⁃mail:efly_snow@;Tel/Fax:+8621⁃65686049.国家自然科学基金(50206013)和上海市重点学科建设项目(T0503)资助ⒸEditorial office of Acta Physico ⁃Chimica SinicaNovember 用DSC 测量葡萄糖溶液部分玻璃化转变温度的新方法叶秀东周国燕∗华泽钊(上海理工大学低温医学与食品冷冻研究所,上海200093)摘要用差示扫描量热仪,采用经过退火处理的连续扫描法,以不同浓度(20%、45%)的葡萄糖溶液为研究对象,研究了退火温度对T gf (部分结晶的玻璃化转变温度)的影响,给出了确定T g ′(部分玻璃化转变温度)的新方法.研究发现,不同退火温度下的T gf 不同.在-50℃以上退火,T gf 随着退火温度的增大而减小;在-50℃以下退火,T gf 随着退火温度的增大而增大,都有很好的线性关系.不同浓度的溶液具有相似的规律.提出从T gf 确定T g ′的方法:T gf 在-50℃上下随退火温度变化线的交点所对应的部分结晶玻璃化转变温度即为T g ′.使用该方法测得葡萄糖的T g ′为-55℃.关键词：部分玻璃化转变温度,葡萄糖,差示量热扫描,退火,部分结晶玻璃化转变温度中图分类号:O642A New Method for Measuring the Glass Transition Temperature of theMaximally Freeze 鄄Concentrated Glucose Solution by DSCYE,Xiu ⁃DongZHOU,Guo ⁃Yan ∗HUA,Ze ⁃Zhao(Institute of Cryomedicine and Food Refrigeration,Shanghai University of Science and Technology,Shanghai200093,P.R.China )AbstractThe new concept of the glass ⁃transition temperature of the partially freeze ⁃concentrated solution (T gf )isbrought forward and a new method is given for measuring T gf of 20%and 45%glucose solution using differential scanning calorimetry (DSC),which is based on annealing samples for long periods of time at different temperatures.The influence of annealing temperature on T gf is studied.It is found that the T gf increases initially with annealing temperature up to -50℃,and decreases as the temperature continues to increase,and exhibiting a good linear relation in both cases.The same phenomenon was observed for glucose solutions of different concentrations.It is concluded that the T g ′(glass transition temperature of the maximally freeze ⁃concentrated solution)can be determined from the intersection of the two curves reflecting the T gf change with annealing temperature.The optimal annealing temperature (-50℃)and accurate glass transition temperature(T g ′,-55℃）of glucose solution are obtained.Keywords ：Glass transition temperature of the maximally freeze ⁃concentrated solution,Glucose,DSC,Annealing,Glass transition temperature of the partially freeze ⁃concentrated solution随着温度的升高,聚合物一般会发生由玻璃态向橡胶态的转变,即玻璃化转变,这一转变点对应的温度通常称之为玻璃化转变温度(T g ).食品中由于含水量的不同,会出现完全玻璃化和部分玻璃化两种变化,一般含水量低于20%的食品出现完全玻璃化,对应温度T g ,而含水量高于20%的食品和浓度比较低的溶液中往往形成部分结晶的玻璃化,对应转变温度为部分玻璃化转变温度T g ′.富含水体系在冻结过程中,溶液中的水先开始结晶,未冻溶液浓度逐渐增大,黏度逐渐增大.继续进行降温,到达某一温度,1347Acta Phys.鄄Chim.Sin.(Wuli Huaxue Xuebao),2006Vol.22溶液中的水分不再结晶,而是与溶质分子一起形成类似玻璃的物质,即实现了玻璃化转变.开始出现玻璃化转变那一点对应的溶液为最大冻结浓缩溶液,发生玻璃化时的温度即为最大冻结浓缩溶液的玻璃化转变温度,在玻璃体中包含着很多冰晶,而不是全部玻璃体,所以也称之为部分玻璃化转变温度(T g′).由于T g′是对应于溶液最大冻结浓缩状态下的玻璃化转变温度,但实际上,在溶液冻结过程中,随着温度的降低,溶液黏度增加,水分结晶变得越来越困难,是不可能形成最大冻结浓缩溶液的,所以T g′是一个理想值,在实际测量过程中,我们往往测得的是部分结晶玻璃化转变温度(T gf),需要采用一定的方法和手段,获得溶液最大结晶状态下的T gf,即T g′.目前用DSC的三种方法可测量食品的T g′,即经过退火处理的连续扫描法[1⁃2]、不经过退火处理的连续扫描法[3]和分布扫描法[4].对于不经过退火处理的连续扫描法和分布扫描法,是不能测出最大冻结浓缩溶液状态下的玻璃化转变温度的,实际上测得的是部分结晶玻璃化转变温度.经过我们前期对这些方法进行的比较,发现经过退火处理的连续扫描法是最佳的测量T g′的方法.在研究中发现,随着等温温度的不同,T gf的值不同.针对如何从T gf值确定出T g′的研究比较少. Liesebach等人[1]用经过退火的连续扫描法对32%、43%、53%、54%、59%的葡萄糖溶液进行了玻璃化转变温度的测量,他们认为葡萄糖溶液的部分结晶玻璃化转变温度是随着退火温度的变化呈线性变化的,并且对浓度与部分结晶玻璃化转变温度(T gf)关系进行线性外推交至葡萄糖的完全玻璃化转变温度(T g)线,获得T g′的值,约为-53℃.Ablett等人[5]用经过退火处理的连续扫描法对40%的蔗糖溶液进行了部分玻璃化转变温度的测量,他们认为蔗糖溶液的部分结晶玻璃化转变温度随着退火温度的变化而变化,并且具有一个最大的峰值,不是简单的线性关系,曲线的峰值即为T g′的最大值,约为-41℃.上述两篇文献中,退火温度所取的范围都非常窄,并且都是在二次转变温度以上的温度进行退火研究,不能完全体现出T gf随退火温度变化的规律,两篇文章中T g′的实验结果也相差很大,需要进一步研究.本文选择20%、45%葡萄糖溶液作为研究对象,采用经过退火处理的连续扫描方法对T g′进行了测量,以确定测量T g′的最佳方法.1材料与方法1.1仪器与材料差示扫描量热仪为DSC⁃Pyris Diamond(美国Perkin⁃Elmer公司).温度标定采用环戊烷降温过程中的-135.06℃相转变以及纯净水的熔融(均采用外推起始温度)进行两点标定;热焓标定采用纯净水的熔融焓(333.88J·g-1)标定[6⁃7].标定速率为10℃·min-1.液氮冷却采用Cryofill TM,Perkin⁃Elmer公司的液氮容器控制.样品冲洗气体为高纯度氦气(纯度> 99.999%),流量30mL·min-1保持不变.样品皿为PE 标准液体铝皿(美国Perkin⁃Elmer公司),样品量为10~ 20mg,精确到±0.01mg.天平采用赛多利斯的BP系列,精确到0.01mg.液体铝皿用压片机密封.葡萄糖(分析纯,中国新兴华工试剂研究所).样品为20%、45%葡糖糖溶液.1.2扫描程序以220℃·min-1的速率快速降温到-100℃,维持1min;再以220℃·min-1的速率升温到某一退火温度,并维持60min;以220℃·min-1的降温速率快速降到-85℃,维持1min;从-85℃以10℃·min-1进行连续扫描过程,直至达到10℃,同样维持1 min.2实验结果图1是45%葡萄糖溶液未经过退火的连续扫描热流曲线图,从图中可以看出,在冰晶熔融峰之前出现两个转变峰,取第一个峰为玻璃化转变温度读取峰.得到45%葡萄糖溶液不经过退火连续扫描的T gf为-60.19℃.图2和图3是45%葡萄糖溶液在-30℃图145%葡萄糖溶液DSC曲线(未经退火)Fig.1DSC themogram of45%glucose solutionwithout annealing1348No.11周国燕等：用DSC 测量葡萄糖溶液部分玻璃化转变温度的新方法条件下退火的热流曲线图中的玻璃化转变峰和冰晶熔融峰,从中利用onset 点读取方法可以读取T gf 、T m 和驻H 值.图4是45%葡萄糖溶液在不同等温温度(等温60min)得出的所有系列热流曲线图.同样得到其他退火温度下的数据(见表1).3分析与讨论3.1部分结晶玻璃化转变峰确定45%的葡萄糖溶液在冻结过程中出现两个转变峰(图1),普遍观点认为第一个峰为玻璃化转变峰,然而对第二个转变峰的争议越来越多[8⁃13],我们认为第二个峰为冰晶初融峰,主要因为:(1)在-45、-40、-35及-30℃几个温度点退火时,部分结晶玻璃化转变温度急剧降低(表1),说明在这几个温度点附近,其中的一些冰晶已经开始融化,从而稀释了浓缩溶液,导致T gf 的急剧下降;(2)冰晶熔融要比玻璃化转变剧烈(图1),开始阶段,第一个峰比第二个峰变化要缓慢得多;(3)表1表明在-50℃退火时,得到的部分结晶玻璃化转变温度是最大的,这说明在此温度下退火,形成的冻结浓缩溶液的浓度最大,未冻水份额最小,大部分水分已经结晶,所以在升温过程中,冰晶的熔融焓值应该是最大的,但由表1可以看出,在-50℃退火时,并没有得到最大的焓值,这说明在冰晶熔融之前,一部分冰晶已经完成了熔融,则必然在玻璃化转变峰和冰晶熔融峰之间存在一个冰晶初融峰,由此推测,第二个转变峰为冰晶的初融峰,而不是玻璃化转变峰.3.2退火温度对T gf 的影响45%葡萄糖溶液在连续扫描下测得的T gf 仅为-60.19℃,这是因为在溶液冻结的过程中,随着温度的降低,溶液的黏度越来越大,溶液中水分子运动缓慢,结晶受阻,以至于不能达到最大冻结浓缩溶液的浓度,测得的T gf 不是T g ′,为了让水分有足够的时间结晶,真正地形成最大冻结浓缩溶液,就必须采用经过退火处理的连续扫描法.先用不经过退火连续扫描法测得溶液的T gf ,然后在T gf 附近的一些温度点等温足够长的时间,测得不同等温温度下的T gf .虽然退火方法确实可以减少未冻水份额,增加水的结晶量.但因为不能事先确定最佳退火温度,还是不能完全达到最大冻结浓缩溶液,测出的值仍然是部分结晶玻璃化转变温度(T gf ),而不是最大冻结浓缩溶液的玻璃化转变温度(T g ′).图245%葡萄糖溶液在-30℃退火的DSC 曲线中的玻璃化转变峰Fig.2Glass transition of 45%glucose solutionannealed at -30℃for 60min图345%葡萄糖溶液在-30℃退火的DSC 曲线中的熔融峰Fig.3Melting transition of 45%glucose solutionannealed at -30℃for 60min图445%葡萄糖溶液在不同等温温度(等温60min)的系列热流-温度曲线图Fig.4DSC thermograms for a series of 45%glucosesolutions annealed for 60min at different temperaturesthe annealing temperature(℃)from the bottom up:-30,-35,-40,-45,-50,-55,-60,-65,-70,-751349Acta Phys.鄄Chim.Sin.(Wuli Huaxue Xuebao ),2006Vol.22从表1和图4中葡萄糖的T gf 可以看出,在-50℃以上退火,部分结晶玻璃化转变温度随着退火温度的增大而减小,在-50℃以下退火,部分结晶玻璃化转变温度随着退火温度的增大而增大,两边基本呈线形关系.这是因为在-50℃以下退火时,随着退火温度的增加,冻结溶液中反玻璃化现象越来越严重,未冻水分额越来越少,导致部分结晶玻璃化转变温度越来越高,而在-50℃以上退火时,由于在此温度下,冰晶已经开始熔融,溶液被稀释,浓度降低,导致部分结晶玻璃化转变温度降低.对于20%的葡萄糖溶液也有相同的影响趋势.3.3浓度对T gf 的影响从表1可以看出,对于两种浓度而言,在同一退火温度下,45%葡萄糖的T gf 要稍大于20%葡萄糖溶液的T gf .在退火的情况下,20%葡萄糖溶液的水分含量比45%葡萄糖溶液要大,降温过程中形成冰晶需要的时间比较长,在相同退火时间的条件下,20%葡萄糖溶液结晶不够完全,未冻水份额较大,未冻溶液的浓度相对低一些,测量得到T gf 也就低一些,而对于45%的葡萄糖溶液的T gf 就相对高一些.3.4T g 忆的确定从表1中葡萄糖的T gf 可以看出,在-50℃以上退火,部分结晶玻璃化转变温度随着退火温度的增大而减小,在-50℃以下退火,部分结晶玻璃化转变温度随着退火温度的增大而增大,两边基本呈线形关系.那么中间一定存在一个点,在这个点达到最佳结晶效果,达到最大冻结浓缩溶液浓度.这个点为最佳等温点,对应的T gf 为真正的T g ′的值.对上表中的数据进行线形拟合(图5),得到20%葡萄糖溶液的交点(退火温度为-50.48℃,T gf 为-55.32℃),45%葡萄糖溶液的交点(退火温度为-49.55℃,T gf 为-55.36℃).说明对于葡萄糖溶液存在一个最佳的退火温度,约为-50℃,得到最大的玻璃化转变温度,约为-55℃.这与20%葡萄糖溶液在-50℃退火得到的结果相吻合.这个结果与最大冻结浓缩溶液的玻璃化转变温度与溶液初始浓度大小无关相吻合.并且葡萄糖溶液最佳退火温度在-50℃左右,T g ′约为-55℃,比未经退火时测得的值要大5℃左右.从表1可以看出,在-55、-50℃退火时,20%葡萄糖溶液玻璃化现象不明显,45%葡萄糖溶液玻璃化现象消失.而-55、-50℃两个退火温度恰好在一次转变温度以上、二次转变温度以下这个温度范围内,溶液冻结中形成的冰晶的融化与溶液中未冻水的再结晶同时进行,第一个转变峰有向第二个转变峰推近的趋势.对于20%的葡萄糖溶液,含水量高,溶液中冰晶量较多,前者占主要地位,虽然第一个峰有向第二个峰推近的趋势,但还没出现重合现象;表120%、45%葡萄糖溶液的T gf 、T m 和ΔH Table 1T gf ,T m ,and ΔH of 20%and 45%glucose solutionsC (%)Annealing temperature (℃)-30-35-40-45-50-55-60-65-70-7520T gf /℃-65.98-64.88-62.99-58.54-54.64-58.22-63.95-66.93-70.58-74.84not clear not clear T m /℃-7.83-7.75-7.60-7.86-7.35-6.77-6.45-7.31-7.43-7.56ΔH /(J ·g -1)200.56209.10202.81207.19203.65196.00195.43196.40195.67194.8745T gf /℃-65.92-63.26-60.66-57.75---58.60-59.97-62.12-63.06T m /℃-14.83-15.15-14.79-15.24-15.32-16.16-15.78-15.82-14.68-15.69ΔH /(J ·g -1)82.2488.6583.3393.1696.57118.55107.23108.04107.56105.43图520%、45%葡萄糖溶液的T gf 随退火温度的变化关系Fig.5T gf values of the annealed samples of 20%and 45%glucose solutions with annealing temperature1350No.11周国燕等：用DSC 测量葡萄糖溶液部分玻璃化转变温度的新方法而对于45%葡萄糖溶液,溶液中冰晶量较少,溶液中未冻水含量较多,后者占主要地位,第一个转变峰与第二个转变峰已经基本重合在一起了,因此出现玻璃化转变不明显,甚至玻璃化现象消失的情况.如图6所示,对于45%的葡萄糖溶液,在-45℃退火时,依然有两个转变峰,在-50、-55℃退火时,只有一个转变峰.从图中可以看出,在-45℃退火和在-50、-55℃退火时,转变峰的形状存在明显的区别,在-45℃退火时,初融峰的跨度较小,初融温度较高,初融发生得较晚,而在-50、-55℃退火时,峰的跨度较大,转变峰发生得较早,峰开始的起始温度较低,说明在-50、-55℃退火时,已经不单纯是冰晶的初融,还伴随着其他转变过程,说明此时玻璃化转变和冰晶初融同时发生了,是一个较复杂的过程,无法用单一的过程来表征.3.5本文方法与其他方法比较采用本文的方法测得葡萄糖溶液的T g ′为-55℃,而Liesebach 等人[1]测得的结果是-53℃,Ablett 等人[5]测得的结果为-41℃.在Liesebach 等人的方法中,他们取了-41、-42、-43、-44、-45、-46、-47℃几个等温点进行退火实验,得到T gf 随退火温度呈线性的规律,然后用得到的T gf 与浓度的关系得到T g ′.虽然测得的结果相对比较接近,但这种方法是存在很大问题的.首先,等温温度范围取得太窄,并且退火温度基本都是在葡萄糖二次转变温度(-46.77℃)以上.由上面的分析可知,二次转变是冰晶的初融,一次转变才是真正的玻璃化转变.其次,在这个比较窄的温度范围内退火时,得出的规律不能反应出整体的规律,只是局部的规律,虽然文献中给出T gf 与退火温度呈线性变化规律,但这只是在二次转变温度以上退火得出的结果.如果在一次转变温度以上,二次转变温度以下退火,或者在一次转变温度以下退火时,得出的规律是否还是线性的,文中并没有给出相应的实验结果,所以单单用这么窄的几个退火温度点来得出规律,再得到T g ′值,是非常没有说服力的.在Ablett 等人的方法中,他们取了-30、-35、-40、-45、-50℃几个温度点进行退火,也基本上处于蔗糖溶液的二次转变温度以上,也存在与Liesebach 等人的方法同样的问题.3.6退火对T m 和驻H 的影响为了便于区别,本文把二次转变温度称之为冰晶初融温度,把二次转变后面的转变峰称之为冰晶熔融峰,对应的温度为T m .从表1可以看出,对于20%和45%的葡萄糖溶液,在不同的退火温度下,冰晶的熔融温度相差不大,这主要是因为溶液在冻结过程中的结晶温度主要取决于溶液的初始浓度,其它因素影响不大.对于45%的葡萄糖溶液,初始浓度较大,溶质与水形成氢键能力较强,溶液黏度较大,水分不易结晶,导致溶液在冻结过程中形成较大的过冷度,从而冰晶的熔融温度较低,而20%的葡萄糖溶液的熔融温度较高.从表1中还可以看出,20%葡萄糖溶液在每个退火温度下的熔融焓都比45%的葡萄糖溶液要高得多,这主要是因为两者浓度相差太大,水分含量存在明显的差异,虽然退火会改变一些未冻水的含量,但只是非常小的一部分,对焓值影响不大,也不会影响20%葡萄糖溶液比45%葡萄糖溶液焓值大很多的趋势.4结论本文用Pyris Diamond DSC,以不同浓度(20%、45%)的葡萄糖溶液为研究对象,研究了退火温度(-30、-35、-40、-45、-50、-55、-60、-65、-70、-75℃)对T gf 的影响,提出T gf 的概念,给出了确定T g ′的新方法.在不能完全实现玻璃化的情况下,无论是否退火,因为不能到达溶液的最大冻结浓缩状态,直接测量得到的往往是部分结晶玻璃化转变温度(T gf ),而不是部分玻璃化转变温度(T g ′).研究发现,葡萄糖溶液在冻结时,在冰晶熔融之前,会出现两个转变峰.低温度峰为T gf ,高温度峰为初融峰.在同一退火温度下,高浓度的葡萄糖溶液的T gf 比低浓度的要高.测量发现,不同退火温度下的T gf 不同,在-50图645%葡萄糖溶液分别在-45、-50、-55℃的热流曲线图Fig.6DSC thermograms of 45%glucose solutionsannealed for 60min at -45,-50,and -55℃1351Acta Phys.⁃Chim.Sin.(Wuli Huaxue Xuebao),2006Vol.22℃以上退火,玻璃化转变温度随着退火温度的增大而减小,在-50℃以下退火,玻璃化转变温度随着退火温度的增大而增大,并有很好的线性关系.提出从T gf确定T g′的新方法是两侧T gf的交点对应的温度为T g′.本文中得到葡萄糖的T g′为-55℃,最佳退火温度为-50℃.References1Liesebach,J.;Rades,T.;Lim,M.Thermochimica Acta,2003,401: 1592Liu,B.L.Ph.D.Dissertation.Shanghai:The University ofShanghai for Science and Technology,1996[刘宝林.博士学位论文.上海:上海理工大学,1996]3Levine,H.;Slade,L.Food Chem.,1989,1:3154Kerr,W.L.;Reid,D.S.Thermochimica Acta,1994,246:2995Ablett,S.;Lzzard,M.J.;Lillford,P.J.J.Chem.Soc.FayadayTrans.,1992,88:7896Gao,C.;Zhou,G.Y.;Xu,Y.;Hua,Z.Z.Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2004,20(2):123[高才,周国燕,胥义,华泽钊.物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao),2004,20(2):123]7Gao,C.;Wang,W.H.;Hu,T.J.;Xu,Y.;Zhou,G.Y.;Hua,Z.Z.Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2004,20(7):701[高才,王文华,胡桐记,胥义,周国燕,华泽钊.物理化学学报(Wuli HuaxueXuebao),2004,20(7):701]8Goff,H.D.;Verespej,E.;Jermann,D.Thermochimica Acta,2003, 399:439Shalaev,E.Y.;Franks,F.J.Chem.Soc.Faraday Trans.,1995,91: 151110Sun,W.Q.Cryoletters,1997,18:9911Blond,G.Cryoletters,1989,10:29912Roos,Y.;Karel,M.Food Science,1991,56:2661352。

dsc法在测定聚乙烯醇玻璃化转变温度中的应用

DSC法在测定聚乙烯醇玻璃化转变温度中的应用范金华（中国石化集团川维化工有限公司，重庆长寿401254）［摘要］介绍了差示扫描量热法（DSC）测定聚乙烯醇（PVA）玻璃化转变温度（％）的方法，从样品制备、试样量、升温速率和样品历史效应等方面考察并优化了PVA玻璃化转变温度的测试条件:氮气气氛，样品量10mg左右，升温速率20T/min,温度范围为室温~150T。

通过DSC法测定PVA的Tg并探讨了醇解度和聚合度对Tg的影响。

［关键词］差示扫描量热法玻璃化转变温度聚乙烯醇实验条件—1—刖目聚乙烯醇是一种由醋酸乙烯（VAc）经聚合醇解而制成的,用途相当广泛的水溶性高分子聚合物。

玻璃化转变温度是高分子材料的特征温度⑵，它是高分子运动形式转变的宏观体现，玻璃化温度的大小直接影响到材料的使用性能和工艺性能。

在高聚物发生玻璃化转变时，许多物理性能发生了急剧的变化，特别是力学性能,根据试样力学性质随温度变化的特征，高聚物的玻璃化转变大致分为三种力学状态一玻璃态、高弹态和粘流态。

无定型物质的玻璃态和高弹态之间的转变,称为玻璃化转变,发生玻璃化转变的温度称为玻璃化温度，以空表示。

空的高低决定材料的用途，对高聚物的应用和研究有着重要意义。

测量高聚物Tg的方法很多⑶，如膨胀计法、差示扫描量热法（DSC法）、热机械法（TMA法）、动态机械分析法（DMA法）等。

本文通过DSC法测定PVA的Tg并探讨了醇解度和聚合度对Tg的影响。

2实验2.1实验原料PVA样品（中国石化集团重庆川维化工有限公司）。

2.2实验仪器差示扫描量热仪（Q100,美国TA公司）。

电子分析天平（CP225D,赛多利斯公司）。

2.3实验条件氮气气氛，流速50mL/min，室温~150T,分别以样品量5mg JO mg,20mg,加热速率10°C/ min,20T/min、30°C/min,测定样品的玻璃化转变温度。

3结果与讨论3.1实验条件优化DSC测定是指在程序控温下,通过测量样品吸收或释放的热量,从而定性或定量地表征材料物理或化学转变过程。

DSC测试覆铜板PCB玻璃化转变温度Tg和固化因子

DSC测试覆铜板PCB玻璃化转变温度Tg和固化因子本文介绍了用差示扫描量热仪(DSC)测试覆铜板PCB玻璃化转变温度和固化因子ΔTg。

印刷电路板（PCB,Printed Circuit Board）是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体。

PCB的树脂成分发生玻璃化转变时，PCB的整体力学性能和介电性能大幅减弱，故此PCB需要足够高的Tg。

DSC是测试Tg最为普遍的一种热分析手段，在发生玻璃化转变的过程中，样品的比热会出现特征性变化，即在DSC 曲线上表现出台阶式的转变。

玻璃化转变温度Tg就是高分子聚合物最重要的特征性能之一，是FR-4基材等级最常见的划分方式之一，也是IIPC-4101《刚性及多层印制板基材规范》中最重要的性能指标之一。

通常认为，玻璃化转变温度越高，层压板的可靠性越高。

PCB使用DSC玻璃化转变温度测试标准可参考IPC-TM-6502.4.25。

除了玻璃化转变温度以外，固化度也会影响材料的使用温度、强度、膨胀系数、失效情况等性质。

由于增强材料和其他填料的存在，PCB 无法像聚合物基体材料一样通过测量残余固化热来判断固化程度。

大量的研究和实践经验表明，Tg强烈依赖于固化程度。

因此可以将材料再次经历固化条件，对比再次固化前后的Tg变化，得出固化程度的结论。

IPC-TM-6502.4.25，将再次固化前后的Tg分别定义为Tg1和Tg2，将两次Tg之差（Tg2-Tg1）定义为固化因子ΔTg。

为了便于比较，标准还规定，以玻璃化转变台阶的中点或拐点温度作为Tg。

图1为某覆铜板PCB的DSC玻璃化转变温度结果。

第一次加热的Tg1为133.3℃，第二次加热的Tg2为136.2℃。

由此可以获得固化因子ΔTg为2.9℃。

图1HS-DSC-101A测试某覆铜板DSC结果环氧体系的PCB，目前行业中标准认为ΔTg大于5℃时，材料的固化程度不完全，需要提高固化程度；当ΔTg小于5℃时，产品固化完全。

但要注意，即使ΔTg<0，材料也是固化完全的。

A-P-157_从DSC曲线读取聚合物玻璃化温度的新方法

Annealing time (min)

Cooling rate ( C/min)
Fig 3. Tgs of PS at heating rate of 20oC/min after annealed at 90oC for different time.
Fig 4. Tgs of PS at heating rate of 20oC/min after cooled from 150oC to 0oC at different cooling rates.
由此式，从远早于玻璃化转变的某点 Tin（此时 r'＝0）开始，以 ΔT 为步长，反复由式 6 即可计算得到不同温度下的橡胶含量。式中 ΔH 由下式求取：
H opt Arg[Min ( J (H ))] Arg[Min ( (r 1) 2 )]
T Tri
Tre
(7)
Tri 和 Tre 为假定橡胶段温度的起点和终点。
New Method to Get Glass Transition Temperature from DSC Curve
Guodong Liu, Yanli Wang, Lijiao Zhang, Liubin Fan Hebei University of Technology, Tianjin 300130
378
382
379
383
378
382
377
Tghr
381
377 381
Tghr (K)
Tghc (K)
376
Tghc
Tghc (K)
380
376
Tghr Tghc
380
375
379

(完整word版)DSC分析方法

物质在受热或冷却过程中，当达到某一温度时，往往会发生熔化、凝固、晶型转变、分解、化合、吸附、脱附等物理或化学变化，并伴随有焓的改变，因而产生热效应，温度控制系统表现为样品与参比物之间有温度差。

记录两者温度差与温度或者时间之间的关系曲线就是差热曲线（DTA曲线）.差热分析仪的结构包括带有控温装置的加热炉、放置样品和参比物的坩埚、用以盛放坩埚并使其温度均匀的保持器、测温热电偶、差热信号放大器和温度控制系统记录仪（后两者亦可用测温检流计代替）。

图右半部分为典型的DTA曲线，当然，实际的DTA.从差热图上可清晰地看到差热峰的数目、高度、位置、对称性以及峰面积.峰的个数表示物质发生物理化学变化的次数，峰的大小和方向代表热效应的大小和正负,峰的位置表示物质发生变化的转化温度.在相同的测定条件下，许多物质的热谱图具有特征性.因此，温度控制系统可通过与已知的热谱图的比较来鉴别样品的种类。

理论上讲，可通过峰面积的测量对物质进行定量分析，但因影响差热分析的因素较多，定量难以准确。

差热分析法—基本原理差热分析法——Differential Thermal Analysis （DTA）是在程序控制温度下，测量试样与参比物质之间的温度差ΔT 与温度T（或时间t）关系的一种分析技术，所记录的曲线是以ΔT为纵坐标,以T（或t)为横坐标的曲线，称为差热曲线或DTA曲线，反映了在程序升温过程中，ΔT与T或t的函数关系：ΔT = f （ T ) 或f ( t ) 参比物质为一种在所测量温度范围内不发生任何热效应的物质。

通常使用的参比物质是灼烧过的α—Al2O3或MgO。

图17.6为DTA原理示意图.加热时，温度T及温差△T分别由测温热电偶及差热电偶测得。

差热电偶是由分别插在试样S和参比物R的二支材料、性能完全相同的热电偶反向相连而成。

当试样S没有热效应发生时，组成差热电偶的二支热电偶分别测出的温度Ts、TR相同，即热电势值相同，但符号相反，所以差热电偶的热电势差为零,表现出ΔT=Ts-TR=0，记录仪所记录的ΔT曲线保持为零的水平直线，称为基线。

玻璃化转变温度,检测,分析,测试,方法

玻璃化转变温度,检测,分析,测试,方法
塑料,橡胶,高分子材料的玻璃化转变温度,检测,分析,测试,方法
1.玻璃化转变温度
玻璃化转变温度指由高弹态转变为玻璃态、玻璃态转变为高弹态所对应的温度。

玻璃化转变温度是高分子聚合物的特征温度之一。

以玻璃化温度为界，高分子聚合物呈现塑料和橡胶两种形态。

2.测试方法
2.1 热分析法：DSC, TMA, DMA等其中DMA最灵敏，可以测试出DSC无法检测的结果。

3. 常见测试标准
3.1 ISO 11357-2:1999 玻璃化转变温度的测定
3.2 ASTM D 6604-00 差示扫描量热法测定烃树脂的玻璃化转变温度的标准实施规程
3.3 ASTM E1356-08 用差示扫描量热法测量玻璃化转变温度的试验方法
3.4 ASTM D3418-08 用差示扫描量热法测定聚合物转变温度的标准试验方法
3.5 GB/T 19466.2-2004 塑料差示扫描量热法(DSC) 玻璃化转变温度的测定
3.6 IPC-TM-650 2.
4.25 玻璃化转变温度
4. 测试结果报告包括：
起始温度，外推起始温度，玻璃化转变温度。

DSC测试玻璃化转变温度的优化方法

DSC测试玻璃化转变温度的优化方法庞承焕;吴博;黄险波;叶南飚【摘要】使用差示扫描量热仪(DSC),细致评估测试条件对铜箔基板(CCL)玻璃化转变温度测试结果的影响.结果表明,加大样品量、提高升温速率、裸露测试均能测出满意的玻璃化转变温度,裸露测试的效果最好.详细讨论测试条件影响玻璃化转变温度结果的机理,提出用DSC测试转变信号弱样品玻璃化转变温度的优化方法.【期刊名称】《合成材料老化与应用》【年(卷),期】2019(048)003【总页数】3页(P23-25)【关键词】差示扫描量热仪;铜箔基板;玻璃化转变温度;优化方法【作者】庞承焕;吴博;黄险波;叶南飚【作者单位】金发科技股份有限公司分析测试中心,塑料改性与加工国家工程实验室,广东广州510663;金发科技股份有限公司分析测试中心,塑料改性与加工国家工程实验室,广东广州510663;金发科技股份有限公司分析测试中心,塑料改性与加工国家工程实验室,广东广州510663;金发科技股份有限公司分析测试中心,塑料改性与加工国家工程实验室,广东广州510663【正文语种】中文【中图分类】TQ322玻璃化转变是高聚物的一个重要特征，也是决定材料应用之前需要了解的一个最重要参数，如何测量这一参数自然也是很重要的。

测量玻璃化温度的方法很多，原则上说，所有在玻璃化转变过程中发生显著变化或突变的物理性质，都可以用来测量玻璃化温度。

这些方法大致可以分为四类[1]：利用体积变化的方法、利用热力学性质变化的方法、利用力学性质变化的方法、利用电磁性质变化的方法。

相应的测试设备也很多。

其中，由于操作简便，数据重复性好，设备性价比高等原因，差示扫描量热仪(DSC)的应用最广，测试方法也较为成熟，这些测试方法中的测试条件对于玻璃化转变信号明显的样品测试较为适用，但对于玻璃化转变信号弱的样品测试不出。

笔者以弱转变信号样品中较为典型的铜箔基板(CCL)为对象，细致评估加大样品量、提高升温速率、裸露测试对其玻璃化转变温度测试结果的影响，提出优化方法。

DSC(示差扫描量热法)

20C/min
上曲线：无预处理
下曲线： 150C保温 1min, 迅速冷却至室温 (320C/min)
样品：某线形环氧树脂
Exothermic
Tg Tg 10 50 Temperature C 90
(320)
样品冷却速率对Tg测
定的影响
51 (40) 51 (10) 51 (2.5) 52
Tg effects of SSBR/BR (75/25) blends
0.30 0.25 0.20 Heat Flow (W/g) 0.15 0.10 0.05 0.00 –120
二者不相容，两个Tg
internal mixer (50C) prepared sample
sample prepared from cyclohexane solution
sample prepared from a toluene solution
Heat Flow (W/g)
internal mixer (50C) prepared sample Thermally treated
–90
–80
–70
Temperature (C)
–60
–50
–40
–30
–40
Ai是一个常数，一般取体积膨胀系数
Wi•Ai • (Tg - Tg i) = 0
假定有三个组分： W1•A1•(Tg - Tg1) + W2•A2•(Tg - Tg2) + W3•A3 •(Tg - Tg3) = 0 Tg (W1•A1 + W2•A2 + W3•A3 )
= W1•A1•Tg1 + W2•A2•Tg2+ W3•A3•Tg3

DSC法测定PS玻璃化温度的再研究_刘国栋

r = 2 Δ T φ ″ － 2 β Δ TC″p g － β （ C″p r － C″p g ） Δ Tr′ + 2 β Δ Hr′ β （ C″p r － C″p g ） Δ T + 2 β Δ H （6）式中 ″ 为 T － Δ T /2 时的热流，由此式，从远低于 T g 的某点 T in （假定此时 r′ = 0 ）开始，以 ΔT 为步长，反复由式（ 6 ）即可计算得到不同温度下的橡胶态含量 . 图 2 画出了 10 K / min 降温后的升温 DSC 实验记录数据和按照欧拉近似和中值近似法可见采用中值近似优化后反算热流数据的对比，但是误差法的反算值虽然与实验数据仍有偏差，明显小于欧拉近似的结果，说明改用中值近似法确实能够减小近似处理产生的误差 .
［ 16 ］
动能量增加
，聚合物的比热较低，如图 1 所示；
. 假想温度 T f 被
［ 6］
温度超过 T K 但 τ 仍大于观察时间 t 时，链段的运聚合物的比热不变，当温度高于动仍然不能实现，
认为最适合描述聚合物结构与平衡态的偏差
，
* 2009 0925 收稿， 2009 11 25 修稿；国家自然科学基金（基金号 20804013 ）和河北省自然科学基金（基金号 B2007000019 ）资助项目； E-mail ： liugd@ hebut. edu. cn 通讯联系人， doi ：10 . 3724 / SP. J. 1105 . 2010 . 09329 1065
［ 7］样品的 Tf 越低，结构离平衡态离平衡态越近，

差示扫描量热法玻璃化转变温度

差示扫描量热法玻璃化转变温度差示扫描量热法（DSC）是一种广泛应用于材料科学领域的分析技术，它能够提供材料热学性质的重要信息，其中之一就是玻璃化转变温度。

玻璃化转变温度是指无定形物质在加热过程中从固态转变为液态的过程中的温度点。

这个温度点是无定形材料的物理性质上的一个特殊转折点，它能够反映无定形材料的稳定性和热稳定性，因此在研究有机材料、高分子材料、玻璃材料等许多材料时，玻璃化转变温度是一个非常关键的参数。

而DSC技术通过测量材料在加热或降温过程中的吸热或放热，从而可以获取玻璃化转变温度和其他相关热学参数。

具体来说，DSC技术利用一个样品和一个对比样品分别放在两个独立的加热器中，用同等的加热方式使样品和对比样品分别进行加热或降温，通过比较两者的热力学参数来确定基本的热学性质。

在研究材料的玻璃化转变温度时，DSC技术通常会测量材料的玻璃化温度、熔点、晶化温度、热稳定性等参数。

这些参数可以反映材料在不同温度下的状态变化和热学特性，对于材料的制备和性能优化都具有重要的指导意义。

总而言之，DSC技术通过测量材料的热学参数来研究材料的玻璃化转变温度等性质，对于材料制备和性能优化具有重要的指导意义。

因
此，DSC技术在材料科学领域的应用前景非常广泛，也是材料研究中不可或缺的技术手段之一。

dsc玻璃化转变温度不明显,基线没有明显漂移

dsc玻璃化转变温度不明显,基线没有
明显漂移
DSC (差示扫描量热法) 是一种热分析技术，广泛应用于材料的热性能研究。

在使用DSC进行玻璃化转变温度测定时，有时可能会出现温度不明显或基线没有明显漂移的情况。

这可能由以下原因造成：
1. 样品纯度：如果样品中杂质含量较高，可能会导致玻璃化转变温度的信号不明显或被掩盖。

确保使用纯净的样品可以提高测试结果的准确性。

2. 样品形态：样品的形态也可以影响玻璃化转变温度的显示。

例如，非晶态或非结晶态的物质可能没有明显的玻璃化转变温度，或者其转变峰可能比较宽且低。

3. 热量传导问题：样品的热量传导性能可能会影响到DSC 曲线的形态。

如果样品的热量传导性能较高，可能导致转变温度的峰值不够明显或没有明显的基线漂移。

4. 实验条件：实验参数如扫描速率、样品尺寸和加热/冷却速率等也可能对DSC曲线产生影响。

适当选择实验条件并进行优化，可以提高测量结果的可靠性和准确性。

玻璃差示扫描量热法(dsc) 标准

玻璃差示扫描量热法(dsc) 标准Differential Scanning Calorimetry (DSC) is a widely used thermal analysis technique to measure the heat flow in a material as a function of temperature. This technique is particularly useful for studying the thermal properties of glass and can provide valuable information about its thermal behavior.差示扫描量热法(DSC)是一种广泛使用的热分析技术，可测量材料的热量流随温度的变化。

这种技术特别适用于研究玻璃的热性能，并且可以提供有关其热行为的宝贵信息。

One of the key advantages of using DSC for the characterization of glass is its ability to determine the glass transition temperature, which is an important parameter for understanding the behavior of glass at different temperature ranges. By analyzing the heat flow as a function of temperature, DSC can provide insights into the thermal stability, specific heat capacity, and relaxation behavior of glass.使用DSC进行玻璃表征的一个关键优势是其能够确定玻璃转变温度，这是了解玻璃在不同温度范围下行为的重要参数。

dsc 玻璃态转化温度

dsc 玻璃态转化温度摘要：I.引言A.DSC 技术简介B.玻璃态转化温度的定义和重要性II.玻璃态转化温度的测定A.DSC 曲线简介B.玻璃态转化温度与热流的关系III.影响玻璃态转化温度的因素A.化学组成B.物理性质C.制备工艺IV.玻璃态转化温度的应用A.材料科学和工程领域B.金属、陶瓷和聚合物等材料的研究V.结论A.玻璃态转化温度的意义和研究价值B.未来研究方向和应用前景正文：I.引言DSC（差示扫描量热法）是一种用于测量材料热性质的实验技术。

通过DSC 技术，我们可以深入了解材料在不同温度下的相变、熔融、固化等过程。

在这些过程中，玻璃态转化温度是一个关键参数，它表示材料由玻璃态向高有序态转变的温度。

这个温度对于理解材料的结构和性能具有重要意义。

玻璃态转化温度可以通过DSC 曲线来确定。

在DSC 曲线上，玻璃态转化温度对应于热流与温度之间的转折点。

转折点的温度即为玻璃态转化温度。

通常情况下，玻璃态转化温度越高，材料的结构稳定性越好。

II.玻璃态转化温度的测定要了解玻璃态转化温度，首先需要了解DSC 曲线。

DSC 曲线是热流与温度之间关系的图形表示。

在DSC 曲线上，我们可以观察到材料的熔融峰、玻璃化转变温度等热性质。

玻璃态转化温度与热流的关系可以通过DSC 曲线上的转折点来判断。

在热流与温度之间，玻璃态转化温度对应于转折点。

这个转折点的温度即为玻璃态转化温度。

III.影响玻璃态转化温度的因素玻璃态转化温度受多种因素影响，包括材料的化学组成、物理性质和制备工艺等。

A.化学组成材料的化学组成对其玻璃态转化温度具有重要影响。

一般来说，化学组成不同的材料，其玻璃态转化温度也会有所差异。

例如，对于金属材料，其玻璃态转化温度通常随着原子量的增加而升高；而对于陶瓷材料，其玻璃态转化温度则与离子半径、离子电荷等因素密切相关。

B.物理性质材料的物理性质，如密度、比热等，也会影响玻璃态转化温度。

通常情况下，物理性质越优异的材料，其玻璃态转化温度越高。

玻璃化转变温度的定义和测量

玻璃化温度玻璃化转变温度，glass transition temperature，T g：非晶态聚合物或部分结晶聚合物中非晶相发生玻璃化转变所对应的温度。

其值依赖于温度变化速率和测量频率，常有一定的分布宽度。

一、玻璃化转变玻璃化转变是非晶态高分子材料固有的性质，是高分子运动形式转变的宏观体现，它直接影响到材料的使用性能和工艺性能，因此长期以来它都是高分子物理研究的主要内容。

由于高分子结构要比低分子结构复杂，其分子运动也就更为复杂和多样化。

根据高分子的运动力形式不同，非晶聚合物有四种物理状态（或称力学状态）：玻璃态、粘弹态、高弹态（橡胶态）和粘流态。

我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变；它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度（玻璃化温度）。

在温度较低时，材料为刚性固体状；与玻璃相似，在外力作用下只会发生非常小的形变，此状态即为玻璃态。

当温度继续升高到一定范围后，材料的形变明显地增加，并在随后的一定温度区间形变相对稳定，此状态即为高弹态。

温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的流体，此时形变不可能恢复，此状态即为粘流态。

从分子结构上讲，玻璃化转变温度是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象，而不象相转变那样有相变热，所以它是一种二级相变（高分子动态力学中称主转变）。

在玻璃化转变温度以下，高聚物处于玻璃态，分子链和链段都不能运动，只是构成分子的原子（或基团）在其平衡位置作振动；而在玻璃化转变温度时分子链虽不能移动，但是链段开始运动，表现出高弹性质，温度再升高，就使整个分子链运动而表现出粘流性质。

对于非晶聚物，对它施加恒定的力，观察它发生的形变与温度的关系，通常特称为温度形变曲线或热机械曲线。

玻璃化转变温度（T g）是非晶态聚合物的一个重要的物理性质，也是凝聚态物理基础理论中的一个重要问题和难题，是涉及动力学和热力学的众多前沿问题。

玻璃转变的理论一直在不断的发展和更新。

DSC分析

90
95 98
总结出：Tm1: 162.4C 0.2C Hf1: 97 J/g 5 J/g Hf 误差大是由于取基线造成的。 Hc : 99 J/g 2 J/g Tm2 : 160.9C 0.2C Hf2: 95 J/g 3 J/g 后三个值重复性提高是由于样品熔融后与容器充分接触所致。
Tg of oil-extended SSBR and ESBR systems measured values
充油体系 Tg oil-extended rubber C 常用芳香油Tg 232K (-41C) 或萘油Tg208
–40
–45 –50 –55
SSBR
aromatic oil
K。芳香油Tg
162.5
162.1 162.5
100
102 97
230
220 210
108.6
108.7 108.7
101
99 96
160.9
160.5 161.0
95
96 95
162.5
162.4 162.2
99
88 99
200
190 180
109.2
109.3 110.0
102
98 98
161.0
161.0 161.2
示差扫描量热法
(Differential Scanning Calorimeter，DSC)
国际标准ISO 11357-1：
DSC是测量输入到试样和参比物的热流量差或功率差与温度或时间的关系
DSC与DTA测定原理的不同
DSC是在控制温度变化情况下，以温度（或时间）为横坐标，以样品与参比物间温差为零所需供给的热量为纵坐标所得的扫描曲线。

dsc 玻璃转化温度检测标准玻璃部分

玻璃是一种常见的材料，在我们的日常生活中扮演着重要的角色。

而玻璃的质量和性能往往取决于其制造过程中的诸多因素，其中包括玻璃转化温度。

在本文中，我将深入探讨dsc（差示扫描量热法）对玻璃转化温度的检测标准及其在玻璃部分中的应用。

1. dsc技术介绍dsc是一种常用的热分析方法，通过对样品在控制升温或降温过程中与参考样品之间的热量差异进行监测，来确定样品的热性能和物理性质。

在材料学领域，dsc技术被广泛用于研究材料的玻璃转化温度。

2. 玻璃转化温度的重要性玻璃转化温度是指玻璃从固态转变为流动状态的温度范围。

这一转化过程在玻璃制造和加工过程中具有重要的意义，因为它直接影响着玻璃制品的性能和质量。

通过准确测定玻璃的转化温度，可以有效控制玻璃的制备工艺，确保最终产品具有理想的性能。

3. dsc技术在玻璃转化温度检测中的应用采用dsc技术对玻璃转化温度进行检测时，可以通过监测玻璃在升温或降温过程中的热量变化，来确定玻璃的转化温度范围。

这种方法准确、可靠，并且不会对样品造成损伤，因此在实际应用中备受青睐。

通过dsc技术，我们可以获得玻璃转化温度的精确数值，并进一步研究玻璃在不同温度下的物理性质变化，为材料制备和应用提供可靠的数据支持。

4. 个人观点和理解对我来说，dsc技术在玻璃转化温度检测中的应用是非常重要的。

通过这项技术，我们可以准确地了解玻璃的转化温度范围，为材料的制备和加工提供科学依据。

我对于dsc技术在材料研究领域的应用也充满信心，相信它将为我们带来更多关于玻璃材料的深入理解和创新发展。

dsc技术对玻璃转化温度的检测标准在玻璃部分中具有重要的应用意义。

准确测定玻璃的转化温度，有助于优化材料制备工艺，提高玻璃制品的质量和性能。

我对dsc技术在玻璃材料研究中的应用前景充满期待，相信随着技术的不断发展，将会有更多令人期待的突破与创新。

玻璃是一种非晶固体材料，具有均匀的原子结构和无序的分子排列。

这种无序结构使玻璃具有许多优良的性能，如透明度、高强度、耐化学腐蚀等，因此在建筑、家居、工业制品等领域被广泛应用。

dsc玻璃化转化温度曲线

dsc玻璃化转化温度曲线DSC（差示扫描量热法）是一种常用的热分析技术，可用于研究物质的热性质、热稳定性和热解行为。

在DSC实验中，样品与参比物放置在两个独立的加热器中，并通过一个差示量热仪测量两个加热器的温度差异，得出样品的热性质。

在DSC实验中，玻璃化转化温度是一个重要参数。

玻璃化转化温度指的是在升温过程中，物质从玻璃态转变为固态的温度点。

通过DSC 曲线可以得到物质的玻璃化转化温度，进而了解物质的热稳定性和玻璃化特性。

一般来说，DSC曲线的横坐标为温度，纵坐标为样品相对于参比物的热流量。

在DSC实验中，升温速率非常关键，通常采用较慢的升温速率进行实验，以确保得到准确的玻璃化转化温度。

DSC曲线呈现出两个主要的特征，即玻璃转变峰和热分解峰。

玻璃转变峰通常位于DSC曲线的低温区域，表明样品正在经历玻璃化转变。

这个峰的形状和面积可以提供关于玻璃化行为的信息，如玻璃状态的热稳定性和玻璃转变行为的特征。

玻璃转变峰的温度位置称为玻璃化转化温度。

另一个值得关注的特征是热分解峰，通常位于DSC曲线的高温区域。

这个峰的形状和面积可以提供关于样品热稳定性和热分解行为的信息。

通过分析热分解峰，可以了解样品的热分解温度和反应活性。

热分解峰的温度位置可以用于评估样品的热稳定性和安全性。

除了玻璃转变峰和热分解峰，DSC曲线还可能出现其他的特征峰，如结晶峰和熔融峰。

结晶峰通常位于DSC曲线的高温区域，表明样品正在发生结晶行为。

熔融峰通常位于DSC曲线的较低温区域，表明样品正在熔化。

通过分析DSC曲线，可以得到物质的玻璃化转化温度以及其他热性质。

这些数据对于材料科学、化学工程和药物制剂等领域都具有重要的指导意义。

例如，在药物制剂领域，了解药物的玻璃化转化温度可以为制剂工艺提供指导，以确保药物在制剂过程中具有良好的稳定性和效力。

总之，DSC玻璃化转化温度曲线是一种生动全面并具有指导意义的热分析方法。

通过分析DSC曲线，我们可以得到物质的玻璃化转化温度以及其他热性质，为材料科学、化学工程和药物制剂等领域的研究提供重要的参考和指导。

DSC法测定PS的玻璃化转变温度

DSC法测定聚苯乙烯的玻璃化转变温度聚合物的玻璃化转变是指非晶态聚合物从玻璃态到高弹态的转变，是高分子链段开始自由运动的转变。

在发生转变时，与高分子链段运动有关的物理量，如比热、比容、介电常数、折光率等都表示出急剧的变化，玻璃化转变温度（T g）是表示玻璃化转变的非常重要的指标。

由于高聚物在高于或低于T g时，其物理力学性质有巨大差别，所以，测定高聚物的一具有重大的实用意义。

现有许多测定聚合物玻璃化转变温度的方法，如膨胀计、扭摆、扭辫、振簧、声波传播、介电松弛、核磁共振、示差扫描量热法（DSC）等。

本实验是利用DSC来测定聚合物的玻璃化转变温度T g。

一、目的与要求1、掌握DSC测定聚合物T g的实验技术；2、了解升温速度对玻璃化转变温度的影响；3、测定聚苯乙烯的玻璃化转变温度。

二、实验原理以玻璃化温度为界，高分子聚合物的物理性质随高分子链段运动自由度的变化而呈现显著的变化，在玻璃化转变时，虽然没有吸热和放热现象，但其比热容发生了突变，在DSC曲线上表现为基线向吸热方向偏移，产生了一个台阶。

热容的变化使热分析方法成为测定高分子材料玻璃化温度的一种有效手段。

当温度逐渐升高，通过高分子聚合物的玻璃化转变温度时，DSC曲线上的基线向吸热方向移动（见图）。

图中A点是开始偏离基线的点。

将转变前后的基线延长，两线之间的垂直距离为阶差ΔJ，在ΔJ/2 处可以找到C点，从C点作切线与前基线相交于B点，B 点所对应的温度值即为玻璃化转变温度T g。

三、仪器与药品1、仪器DSC Q1000（美国TA公司）；Al盘。

2、药品聚苯乙烯（颗粒状）约10mg，工业级。

四、实验步骤1、开计算机，开高纯氮气, 出口压力小于0.1MPa，开DSC电源，运行桌面Instrument Explorer然后双击explorer里面的DSCQ1000图标。

2、启动制冷RCS，在control---Event---On,可听到压缩机启动的声音，大约7分钟左右，RCS90面板上右上角的制冷指示灯亮表示RCS开始给仪器制冷。

玻璃化转变温度(DSC法)

玻璃化转变温度（DSC法）
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1
无定形聚合物的三种力学状态与两种转变
按无定形聚合物的
物理状态，力学状态可
以分为三种：
①玻璃态：外力作用
下，形变小，坚硬的固体。
②高弹态：在小的外
力作用下，产生大的形变；外力消失，形变恢复。
如橡胶状态。
③粘流态：分子间可以实现相对位移
两种转变：
①玻璃态－高弹态。玻璃化温度Tg
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4
玻璃化转变温度的测定方法:
由于在玻璃化转变过程中会发生热、力、电性质的变化，因此测定玻璃化转变的方法很多。
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5
差示扫描量热仪（DSC）
DSC是最为常用的测定玻璃化转变温度的方法。是在程序升温下，测量输给样品和参考物的热量与温度关系的一种技术。
DSC用于研究 p c b 的玻璃化转变是基于板材在发生相转变时，会出现吸热现象。在加热扫描过程中，当pcb发生相转变时，吸热曲线会出现一个台阶，此时的温度就是玻璃化转变温度。
②高弹态－粘流态。粘流温度Tf
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2
几乎所有物质都具有玻璃化转变现象。玻璃化转变一般是在一个温度区域，而不是一确定的温度。当高聚物发生玻璃化转变时，其物理和力学性能都发生急剧变化，如聚合物的比容、比热、膨胀系数、导热系数等都发生突变或不连续变化。
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3
Tg点对pcb的影响
①Tg点越高表明板材在压合的时候温度要求越高，压出来的板子也会比较硬和脆，一定程度上会影响后工序机械钻孔（如果有的话）的质量以及使用时电性特性。
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6
DSC曲线
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7
仪器介绍
功率补偿式DSC 厂家： Perkin-Elmer 型号：DSC8000 范围：-65℃-500℃ 气氛：N2 升温速率：0.5℃/min100℃min

DSC测定玻璃化转变温度

DSC测定玻璃化转变温度玻璃化转变温度的测定玻璃化转变温度(T g)是高聚物的一个重要特性参数，是高聚物从玻璃态转变为高弹态的温度．在聚合物使用上，T g一般为塑料的使用湿度上限，橡胶使用温度的下限。

从分子结构上讲，玻璃化转变是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象，而不象相转变那样有相交热，所以其是一种二级相变(高分子动态力学内称主转变)。

在玻璃化温度下，高聚物处于玻璃态，分子链和链段都不能运动，只是构成分子的原子(或基团)在其平衡位置作振动，而在玻璃化温度时，分子链虽不能移动，但是链段开始运动，表现出高弹性质。

温度再升高，就使整个分子链运动而表观出粘流性质。

在玻璃化温度时，高聚物的比热客、热膨胀系数、粘度、折光率、自由体积以及弹性模量等都要发生一个突变．DSC测定玻璃化转变温度T g就是基于高聚物在玻璃化温度转变时，热容增加这一性质．在DSC曲线上，其表现为在通过玻璃化转变温度时，基线向吸热方向移动，如图1.35所示．图中A点是开始偏离基线的点。

把转变前和转变后的基线延长，两线间的垂直距离△J叫阶差，在△J/2处可以找到C点。

从C点作切线与前基线延长线相交于B点。

ICTA建议用B点作为玻璃化转变温度T g，实际上，也有取C点或取D点作为T g的。

在测定过程中，△J阶差除了与试样玻璃化转变前后的热容C p之差有关外．还与升温速率β有关，此外与DSC灵敏度也有关。

玻璃化转变温度T g除了取决于聚合物的结构之外，还与聚合物的分子星，增塑剂的用量，共聚物或共混物组分的比例，交联度的多少以及聚合物内相邻分子之间的作用力等部有关系．T g与聚合物的重均分子量之间的关系，如下式所示：式中了T g为玻璃化转变温度(K)，T g∞为聚合物分子量为无限大时的T g值(K)．M w为聚合物的重均分于量，C为常数．图1.36(a，b)是聚苯乙烯玻璃化温度与其重均分子量的关系曲线。

在分子量低的阶段，T g随分子量增长而很快增高，在分子量足够大时，则与分子量几乎无关．T g与增塑剂的用量的关系如下式所示式中T g为混合体系的玻璃化转变温度(K)，W1，2为组分1和2的重量百分数(%)，T g1，2为组分1和2的玻璃化转变温度(K)．图1.37(a，b，c)是聚氯乙烯的玻璃化转变温度与增塑剂DOP用量之间的关系曲线．由图可见，随增塑剂用量的增加，玻璃化转变温度下降，在增塑剂用虽超过50％(重量)以后，T g下降幅度减小。

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DSC法测定聚苯乙烯的玻璃化转变温度
聚合物的玻璃化转变是指非晶态聚合物从玻璃态到高弹态的转变，是高分子链段开始自由运动的转变。

由于高聚物在高于或低于T g时，其物理力学性质有巨大差别，所以，测定高聚物的一具有重大的实用意义。

现有许多测定聚合物玻璃化转变温度的方法，如膨胀计、扭摆、扭辫、振簧、声波传播、介电松弛、核磁共振、示差扫描量热法（DSC）等。

本实验是利用DSC来测定聚合物的玻璃化转变温度T g。

一、目的与要求
1、掌握DSC测定聚合物T g的实验技术；
2、了解升温速度对玻璃化转变温度的影响；
3、测定聚苯乙烯的玻璃化转变温度。

二、实验原理
以玻璃化温度为界，高分子聚合物的物理性质随高分子链段运动自由度的变化而呈现显著的变化，在玻璃化转变时，虽然没有吸热和放热现象，但其比热容发生了突变，在DSC曲线上表现为基线向吸热方向偏移，产生了一个台阶。

热容的变化使热分析方法成为测定高分子材料玻璃化温度的一种有效手段。

当温度逐渐升高，通过高分子聚合物的玻璃化转变温度时，DSC曲线上的基线向吸热方向移动（见图）。

图中A点是开始偏离基线的点。

将转变前后的基线延长，两线之间的垂直距离为阶差ΔJ，在ΔJ/2 处可以找到C点，从C点作切线与前基线相交于B点，B点所对应的温度值即为玻璃化转变温度T g。

三、仪器与药品
1、仪器
DSC Q1000（美国TA公司）；Al盘。

2、药品
聚苯乙烯（颗粒状）约10mg，工业级。

四、实验步骤
1、开计算机，开高纯氮气, 出口压力小于0.1MPa，开DSC电源，运行桌面Instrument Explorer然后双击explorer里面的DSCQ1000图标。

2、启动制冷RCS，在control---Event---On,可听到压缩机启动的声音，大约7分钟左右，RCS90面板上右上角的制冷指示灯亮表示RCS开始给仪器制冷。

3、样品制备。

取样并称好重量，选择铝盘，压好。

高分子聚合物一般选择10mg,样品尽量薄尽量覆盖样品底部。

4、等炉内温度达到室温时，点击lid open，把同类型的参比（空坩埚）放到远离测试者的加热炉上，密封试样的铝坩埚放在近测试者的加热炉上。

点击lid close，再检查一下以上操作有无问题。

5、设置软件如下：
温度速率为20℃/min。

利用软件Universal Analysis对所得图像进行分析，得到聚苯乙烯的玻璃化温度。

5、结束实验，关机
等炉温达到室温左右或40℃，在计算机屏幕Control菜单里点击Event Off。

Control---Go to standby temperature,待机到40度。

等flange temperature 回到室温以上。

关闭仪器。

点击Control---shutdown，等DSCQ2000前面板上触摸屏显示可以安全关机。

关闭仪器后背的电源开关。

关闭气体关闭电脑。

五、思考题
聚合物玻璃化转变温度受到哪些因素的影响?。