DSC不同溫升速度對(duì)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）是高分子材料的關(guān)鍵參數(shù)，它描述了非晶態(tài)或半結(jié)晶聚合物中非晶區(qū)從玻璃態(tài)（硬脆）向高彈態(tài)（橡膠態(tài)）轉(zhuǎn)變的臨界溫度。本文探討了不同升溫速率對(duì)聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響，并利用南京匯誠儀器DSC-600S差示掃描量熱儀進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

實(shí)驗(yàn)中，我們采用了南京匯誠儀器DSC-600S差示掃描量熱儀，在10℃/min、20℃/min和30℃/min三種不同的升溫速率下對(duì)樣品進(jìn)行了測試。為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)，我們?nèi)∠嗤臉悠?/span>10mg，同時(shí)樣品表面盡量光滑且與坩堝底部接觸良好。設(shè)置溫度范圍是室溫~110℃，實(shí)驗(yàn)中通入100ml/min氮?dú)獗Ｗo(hù)。

結(jié)果顯示，隨著升溫速率的增加，測得的Tg值也隨之升高。玻璃化轉(zhuǎn)變是一個(gè)動(dòng)力學(xué)過程，而不是一個(gè)在嚴(yán)格熱力學(xué)平衡下發(fā)生的熱力學(xué)相變。這意味著分子鏈段獲得足夠活動(dòng)性以響應(yīng)溫度變化（即發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變）所需的時(shí)間，與實(shí)驗(yàn)的時(shí)間尺度（在這里由升溫速率控制）密切相關(guān)。

高升溫速率： 溫度升高很快，分子鏈段沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行重排以適應(yīng)新的溫度。它們需要更高的溫度才能獲得足夠的活動(dòng)性，從而在 DSC 曲線上表現(xiàn)出熱容的突變（即 Tg 發(fā)生）。因此，測得的 Tg 偏高。

低升溫速率： 溫度升高緩慢，分子鏈段有更充分的時(shí)間在較低的溫度下進(jìn)行重排和運(yùn)動(dòng)。因此，熱容突變發(fā)生在較低的溫度，測得的 Tg 偏低。

DSC 測得的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 Tg 不是一個(gè)固定不變的熱力學(xué)常數(shù)，而是一個(gè)依賴于測量動(dòng)力學(xué)條件（主要是升溫速率）的值。綜上所述，升溫速率顯著影響DSC測得的聚合物Tg值。理解這種關(guān)系對(duì)于準(zhǔn)確解讀數(shù)據(jù)至關(guān)重要，南京匯誠儀器DSC-600S為此提供了可靠的測量支持。