注射模塑法DSC等溫結晶測試

模擬注射模塑過程中的結晶行為

在聚合物行業中，注射模塑法是生產特定形狀零件的主要方法。其過程為將熔融的高分子注入到一個相對較冷的模具中，冷卻后即可得產品，此時模具的溫度

會直接影響最終產品的性能。等溫結晶實驗可以模擬模具中聚合物的行為，DSC等溫結晶測試可以真正幫助注塑工藝的研究和優化。 

快速冷卻和穩定

對于等溫結晶測試，DSC實驗必須滿足兩個要求。首先，樣品必須快速冷卻到設定的結晶溫度，避免樣品在冷卻過程中結晶；其次，在設定的結晶溫度下，溫度控制必須穩定，不能波動。溫度未到達目標溫度會使結晶提早發生，有些高聚物（如聚烯烴）結晶很快，溫度略低于目標溫度幾秒鐘就會開始結晶。

在DSC 214 出現之前，只有使用功率補償型DSC才能夠實現等溫結晶測試所需的高冷卻速率，這是因為功率補償型DSC的爐體很小。NETZSCH DSC 214 Polyma是第一個實現快速升降溫的熱流型DSC儀器，同時該儀器在恒溫段具有很好的溫控能力，這得益于它使用的具有低熱質量的Arena爐體。

聚丙烯的等溫結晶

在這個例子中，等溫結晶實驗使用NETZSCH DSC 214 Polyma對聚丙烯樣品進行測試。進行適當的參數調節以優化快速冷卻段到恒溫段的過渡。

將6.75mg樣品以20K/min的速率加熱到熔融溫度，3分鐘的恒溫過程后，樣品以程控速率200K/min冷卻到142℃、140℃和138℃，整個實驗過程在氮氣氣氛下進行。

從冷卻到142℃的溫度曲線（圖1）上可以看出，在達到目標結晶溫度后，恒溫段具有很好的溫度穩定性，控溫誤* < 0.1K。

由于DSC214在設定的溫度下可以快速穩定，所以從冷卻段到恒溫段過渡造成的DSC曲線上的失穩效應足夠短，這就可以觀察到真正的結晶峰并測量結晶熱焓。

圖 2 中獲得的放熱峰是由于聚丙烯的結晶造成的。正如預期，結晶熱焓（峰面積）隨著結晶溫度的降低而增加，這表明最終產品具有更高的結晶度。同時，峰的斜率隨著恒溫溫度的降低而變大，達到峰值更快，這表明結晶過程更快。 

NETZSCH DSC 214 Polyma 可以對聚丙烯（一種以其快速結晶而聞名的聚烯烴）進行等溫結晶測試。它可以用來幫助確定合適的工藝條件，例如模具溫度和冷卻時間，以便零件具有適當的性能。

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