Page 55 - 《橡塑技术与装备》2017年18期（9月下半月塑料）

新技术与新产品 刘丽军 等·差示扫描量热法测定塑料的比热容

3 验证试验 ABS7 种代表性样品在不同试验室间对粒状试样和片
3.1 试样形状对比热的影响 状试样进行测试，数据见表 5。
用 HDPE、PP-H、PP-B、PP-R、EVA、PS-I、

表 5 不同形状试样 30℃时的比热容试验结果的平均值及标准偏差
片状试样 粒状试样
样品编号 -1 -1 -1 -1
.
.
.
.
平均值 /J(g K) 标准偏差 /J(g K) 相对标准偏差 /% 平均值 /J(g K) 标准偏差 /J(g K) 相对标准偏差 /%
1# 1.95 0.12 6.14 2.04 0.19 9.31
6# 1.80 0.16 8.65 1.77 0.21 11.8
8# 19.5 0.19 9.70 2.20 0.51 23.3
9# 1.89 0.15 8.09 1.92 0.16 8.25
12# 2.48 0.21 8.54 2.67 0.40 15.0
13# 1.39 0.15 10.5 1.40 0.03 1.97
14# 1.25 0.20 15.9 1.48 0.43 28.9
从表 5 可以看出，粒状试样试验结果与片状试样 试验效率，建议采用 10℃ /min 的扫描速率进行试验。
的试验结果不太一致，不同的试样有不同程度的差异。 表 6 不同试样 30℃时不同扫描速率比热容试验数据
-1
且实验室间粒状试样的试验数据差异要大于片状试样 扫描速率 /(℃ . min ）
样品编号 试样质量 /mg
的试验数据。 5 10 20
1# 15.11 2.03 1.95 1.91
试样受热的优劣与试样的形状有关，片状试样与 2# 15.39 1.96 1.86 1.94
3# 15.27 2.61 2.55 2.37
样品皿底接触紧密，和仪器传感器之间的接触良好， 4# 15.07 2.48 2.43 2.30
而且片状试样形状规则，可以达到各部位受热均匀， 5# 15.46 2.26 2.26 2.21
6# 15.43 1.89 1.80 1.83
因此试样的测量数据有良好的重复性和准确性 ；粒状 7# 15.34 2.37 1.84 2.08
8# 15.45 1.96 1.95 1.81
试样底面不平整，与样品皿底部接触不如片状试样好，
9# 15.33 1.96 1.89 1.92
而且形状不规整，受热不均匀，难以达到试样间数据 10# 15.25 1.97 2.33 2.11
11# 15.46 2.28 1.92 2.01
的重复并影响其准确性。所以，建议在日常试验时使
12# 15.12 2.49 2.48 2.48
用片状试样。 13# 15.37 1.41 1.39 1.35
14# 15.34 1.35 1.25 1.34
3.2 扫描速率对比热容的影响 15# 15.36 1.32 1.34 1.25
理论上说，比热容是单位质量的物质升高 1 K 所 16# 15.18 1.23 1.27 1.14
需要的热量，即单位质量的热容。热容是物质本身的 3.3 等温阶段不同时间间隔对比热容的影响
一个物理量，不受任何测试参数的影响。如公式 C p = 设置等温时间段的目的在于，测量之前使试样达
–1
–1
m C p = m (dQ/dT) p 所表达。在实际的 DSC 测量中， 到热平衡，由此保证不同试样的实际测量起始温度是
采用不同的升温速率，对实际结果存在一定的影响。 一致的，从而提高数据的重复性和准确度。等温时间
一般来说，升温速度过快，会导致热效应往高温方向 的选择需要兼顾效果和效率。即需要有足够的等温时
漂移，测得的比热数据也会偏低。但是在合理的升温 间，以使试样均能达到热平衡 ；但等温时间又不必太
速度范围内，这方面的影响并不显著。 长，以提高试验效率。
用 HDPE 、 LDPE 、 LLDPE 、 PP - H 、 PP - B 、 用 HDPE 、 LDPE 、 LLDPE 、 PP - H 、 PP - B 、
PP-R、EVA、PS-I、ABS、SAN、PET11 个品种 16 PP-R、EVA、PS-I、ABS、SAN、PET11 个品种 12
个不同的代表性试样在不同试验室间采用 5℃ /min、 个不同代表性试样在不同试验室间采用 2 min、4 min
10℃ /min 和 20℃ /min 3 个不同的扫描速率进行测试， 和 10 min 3 个不同的等温时间进行测试，结果见表 7。
结果见表 6。 从表 7 的数据看，等温阶段在 2 min 以上，不同
从表 6 可以看出，采用 5 ℃ /min、10 ℃ /min 和 时间间隔对比热容结果没有显著影响。也就是说对于
20℃ /min 3 种不同扫描速率对比热容测量结果没有显 一般的试样而言，2 min 的等温时间就可以达到热平
著影响。由于传统上 DSC 测量塑料采用 10℃ /min 的 衡。但是考虑到试样的导热性差异、形态差异（片状
升温速率，因此考虑到数据的历史延续性，同时兼顾 试样、粒状试样等），仍然建议采用较长的等温时间。

年
2017 第 43 卷 ·37·