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热分析聚合物转变温度测试方法
1. 范围
1.1 本测试方法包括了用 DSC 测试聚合物的转化温度、热焓和结晶焓。
备注 1：与结构有关的真正的热熔的测定常常需要专门的结晶条件。
1.2 本测试方法适用于颗粒状或任何形状的聚合物制成的适合的试样。
1.3 正常的操作温度范围是从低温到 600℃。某些设备允许超出该温度范围。
1.4 数值以 SI 制（国际单位制）单位为准。
备注 2：本测试方法不适用于该类型聚合物（见 6.8）。
1.5 此标准并非旨在解决与它的使用有关的所有的安全问题。这是本标准的使用者有责任建
立适当的安全和健康措施，并确定使用前建立适用的规章限制。
备注 3：本标准类似但不等同于 ISO 11357-1-2-3。ISO 标准的程序中提供了一些额外的信息，
但是本测试方法未提供。
2. 参考文献
2.1 ASTM 标准
E473 热分析和流变学的相关标准术语
E691-为测定试验方法精密度开展的实验室间的研究的标准
E967-DSC 和 DTA 的温度校准的测试方法
E968-DSC 的热流量校准标准实施规程
E1142 与热物理性能相关的标准术语
E1953 热分析设备和流变设备描述规程标准
2.2 ISO 标准
ISO 11357-1 塑料 DSC 法 第一部分 总则
ISO 11357-2 塑料 DSC 法 第二部分 玻璃化转变温度的测定
ISO 11357-3 塑料 DSC 法 第三部分 熔融和结晶的温度和热焓的测定
3. 术语
本测试方法中的具体技术术语在标准 E473 和 E1142 中被定义。
4. 测试方法概要
4.1 本测试方法是在控制了流速的指定的气氛中加热和冷却测试样品，用合适的传感装置不
断的检测记录样品和参比样之间的能量变化。试样由于能量的吸收和释放，在升温或冷
却曲线上以相应的吸热和放热峰或者以基线移动的形式表现出转变。
5. 意义和使用
5.1 热分析在一定的温度范围内升温和降温对测量聚合物的形态和化学改变提供了一个快
速的方法。具体的升温能力、升温速率和温度下测得的改变作为这些转变。通过 DSC
测得的热转变可以用于帮助鉴定具体的聚合物、聚合物合金和一定的有化学转变聚合添
加剂。引起或者产生一定转变的化学反应也是该测试技术的测量目的，例如氧化、热固
性树脂的固化和热分解。
5.2 本测试方法可用于规范验收、过程控制和研究。
6. 干扰
6.1 不同的升温或降温速率跟升温和降温的最终温度一样将会影响测量结果，特别是熔融焓
和结晶焓。因此，对于特定的聚合物没有指定的条件是不允许的。
6.2 杂质的存在会影响转变温度，特别是如果杂质易形成固溶体，或是混在熔融相中。
6.3 在 400℃以上高温时由于辐射损失在一定程度上会影响结果的准确性。
6.4 既然颗粒的尺寸也会影响测得的转变温度，试样的对比就应该选择近似一样的颗粒尺寸。
6.5 由于试样在温度循环期间会与空气发生反应，因此规定测试应在惰性气体的氛围中进行
以避免不正确的测量。因为一些材料会在熔融区域降解，小心区别降解和转变。
6.6 由于只使用几毫克的试样，要保证试样的均匀性和代表性。
6.7 当加热材料时会有有毒或腐蚀的废物释放出来，将对测试人员和设备有危害。
6.8 并非用本测试方法都能够准确的表征所有的聚合物。对于一些聚合物例如聚芳基酰胺，
结晶只可能在溶液中进行。对于其他的聚合物例如结晶的聚苯乙烯，退火只可能在他们
的玻璃化转变温度之上。当本测试方法应用于该类聚合物时，小心退火样品没有达到条
件时被测试。
7. 仪器
7.1 DSC-使用的仪器要能提供本测试方法要求的最低的差示扫描量热分析能力。包括：
7.1.1
DSC 测试室-该室由以下部分组成
7.1.1.1 炉子：在本测试方法可适用的低温到 600℃范围内能提供控制恒定加热（冷却）温
度和恒定加热速率的炉子。
7.1.1.2 温度传感器：能够提供指示试样温度精确到±0.01℃。
7.1.1.3 差动传感器：能够检测到试样与参比之间 1mW 的热流差异。
7.1.1.4 维持一个环境测试室的手段：能够控制气流速率在 10~50±5ml/min。
备注 4：当在空气中有氧化时，需要选用 99%纯度以上的氮气、氦气和氩气。除非研究水汽
的影响，一般都是用干燥的气体。
7.1.2
温度控制器：能够控制升降温速率在 0.5~20℃/min，并在±0.1℃/min 内波动。恒温
温度在±0.1℃/min 内波动。
7.1.3
记录装置：能够记录和显示 DSC 曲线和信号的噪声。
7.1.4
软件：能够对吸热和放热峰的峰面积进行积分。
7.1.5
容器（盘、坩埚等等）：对试样和参比样是惰性的；适合本测试方法的要求装下试样
和参比样。
7.1.6
能够提供 0.5~20℃/min 降温速率的以获得可重复的结晶温度的降温能力的设备。和
能够提供恒定环境温度的设备。
7.1.7
天平：能够称量到±10 微克。
8. 样品
8.1 粉状或颗粒试样-为了避免 10.1.3 中的热循环，试样避免研磨。研磨或类似的处理会影
响试样的热历史。
8.2 模压或球状试样：用显微镜用薄片切片机、刀片、冲压机、纸张打孔机或木头钻孔器切
割试样，或其他能得到满意尺寸的方法。厚度或直径和长度能正好合适 7.1.5 中的试样
容器。质量能够近似符合下面程序中的要求。
8.3 薄膜或薄片试样：厚度超过 40 微米的薄膜参照 8.2。更薄的薄膜切成适合试样容器的长
条或冲压成适合试样容器的圆形。
8.4 使用除 8.1-8.3 中提到的其他的形状的样品，当需要做仲裁测试时，需要做成 8.3 中提到
的薄膜。
9. 校准
9.1 校准时也需要使用吹扫气体。
9.2 根据 E967 使用本测试方法相同的升温速率（10℃/min）校准 DSC 温度。（见备注 5）
9.3 根据 E968 使用本测试方法相同的升温速率（10℃/min）校准热流信号。（见备注 5）
9.4 一些仪器允许校准温度同时校准热流值。这种情况下也是使用本测试方法相同的升温速
率（10℃/min）和厂商的说明书。
备注 5：使用其他的升温速率也是允许的，但是必须报告中指出。使用者有责任指出其他的
速率与本测试方法的等同的证据。
10. 程序
10.1第一次转变（熔融和结晶）：
10.1.1 测试期间必须使用吹扫气流。气体流速将与 9.1 中一样。
10.1.2 使用合适的试样质量进行测试，在大多数情况下，5mg 试样质量是比较合适的。避
免过载。称量试样精确到±10 微克。
10.1.2.1注意试样与盘底的密切接触，这样有较好的热的传递。在盘上加一个金属盖，把试
样放在中间做成三明治的形式以得到较好的热转变。小心保证盘底的平整。
10.1.3 从低于熔点至少 50℃开始以 10℃/min 的升温速率开始升温到高于熔点至少 30℃以
上，以消除热历史。记录初次热循环曲线。
备注 6：当研究退火的影响时，温度和时间的选择可变。暴露在高温的时间尽量短，以避免
升华和分解。在某些情况下，初次的热循环易干扰转变，引起不正确的转变或消除了转变。
当这种影响存在时，省略初次热循环。
10.1.4 在该温度保持 5min（10.1.3）
备注 7：一些情况下，高温退火会导致高聚物的降解，使用更短时间的退火时间是允许的，
但是在报告中需指出。
10.1.5
以 10℃/min 的速率冷却到至少低于结晶峰 50℃，记录冷却曲线。
10.1.6 在该温度保持 5min。
10.1.7 重复以 10℃/min 的速率升温并记录升温曲线。用该曲线计算转变的热焓。
10.1.8 测量曲线上希望得到的温度点：Teim, Tpm, Tefm, Teic, Tpc 和 Tefc （见 Fig.1）
