超快扫描量热技术表征高分子结晶动力学

发布时间：2024-03-16 20:20

　　高分子结晶行为是高分子材料加工过程研究的热点,因为高分子组分和加工工艺控制着高分子结晶及其产物性能。差示扫描量热仪(DSC)是研究高分子结晶动力学常规手段。但是,普通DSC所能达到的最快降温速率一般无法抑制较快的样品结晶,结晶行为将在等温结晶动力学测试之前发生,因此可进行等温结晶的研究温度范围局限于较低结晶过冷度的高温区域。近年来,具有超快速升降温扫描速率和精准控温的快速扫描芯片量热仪(FSC,其商业化版本Flash DSC 1)得到了广泛应用。FSC可以抑制高分子样品在升降温过程中的结晶成核,避免对之后的结晶动力学测试产生影响。因此FSC技术将高分子结晶动力学的研究温度区间延伸至具有较大过冷度的低温区,加深了我们对高分子结晶成核机理以及高分子工业加工过程的理解。本文首先介绍了由初级成核方程描述的高分子结晶动力学原理,初级成核自由能位垒(?G^*)和扩散活化能位垒(?U)分别控制了高低温区的结晶动力学。我们还总结了FSC技术的发展,包括氮化硅薄膜芯片技术、快速扫描量热仪、商业化Flash DSC 1在不同高分子结晶熔融行为研究中的应用。然后介绍表征高分子等温结晶动力...

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【部分图文】：

图12(a)PLLA半结晶样品在152°C退火不同时间的熔融曲线图；(b)PLLA半结晶样品和(c)在152°C退火1000s后的AFM图

图11不同低温退火条件下左旋聚乳酸在120°C结晶10min的POM结晶形态图81最近，吕瑞华等人采用了FSC技术和AFM联用的分析方法，对左旋聚乳酸的α’-α晶型转变机理进行了研究80。首先通过FlashDSC1将左旋聚乳酸熔体淬冷至90°C等温600s，获得α’半....

图3FlashDSC(左上)和芯片摆放(右上)、样品转移(左下)及样品池薄膜(右下)的照片图

商业化FlashDSC设备推出的早期，Mathot及其合作者系统地研究了FlashDSC1芯片传感器温度的校正31，超快扫描速率带来的热滞后效应的检验，仪器扫描曲线可重复性的验证，以及升温和降温在不同气体条件下的真实速率及其扫描温度范围等方面32。随着FlashDSC1....

图4尼龙6(PA)在不同消除热历史温度条件下降温结晶的熔融曲线图

如图4所示42，在低于尼龙6熔融温度的200°C等温0.2s时，熔体中仍然存在晶核或晶体，在以-40K·s-1降温过程中，残余晶体提供自身晶体表面或晶核进行晶体生长，降温结晶会因为结晶成核自由能位垒降低而提前发生。在之后的速率为6000K·s-1的升温曲线上，可以发现其对应....

图5iPP不同降温速率下的降温曲线图

图6显示了V30G熔体以超过临界降温速率淬冷后，再次以不同升温扫描速率的加热曲线图36。可以发现冷结晶发生在低速升温过程中，随后的熔融峰面积和冷结晶峰面积近乎相等。升温曲线上的冷结晶峰和熔融峰随着升温扫描速率的增加而向高温区移动，然后在30000K·s-1的升温速率下消失，说明....

本文编号：3930058