高靈敏度還是高分辨率？—— DSC升溫速率的選擇

ABS是一種無定形聚合物，由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯組成，它的性能（尤其是耐沖擊性）與丁二烯相比丙烯腈和苯乙烯的比例及分布有一定的關(guān)系。

測試條件

ABS樣品（質(zhì)量：11.54mg）以不同的升溫速率從-170°C升溫到200°C，升溫速率分別為20、50、100、200℃/min。各次升溫測試間的降溫速率均設(shè)為20℃/min，以保證每次升溫時(shí)高分子材料具有相同的熱歷史，這樣可以保證測試結(jié)果的差異僅來源于升溫速率的不同。

測試結(jié)果

總計(jì)4條不同升溫速率的DSC曲線。分別升溫速率為20和50℃/min，100和200℃/min。

升溫速率為20℃/min的DSC曲線中，在溫度-77.6°C（中點(diǎn)）處探測到的吸熱臺階為聚丁二烯的特征玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；在103.7°C（中點(diǎn)）處的第二個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度最可能來自苯乙烯部分；此外，在63.2°C和134.0°C（峰值）處探測到的兩個(gè)小峰源自添加劑的熔融，第二個(gè)峰的溫度為HDPE熔融的特征溫度，HDPE通常作為ABS產(chǎn)品的母料之一。

升溫速率對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度有很大的影響：隨著升溫速率的變大，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度向高溫側(cè)移動，例如，聚丁二烯部分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從20℃/min的-77.6°C移動到200℃/min的-50.7°C。

另外，升溫速率的增大還會導(dǎo)致熱效應(yīng)的放大，玻璃化轉(zhuǎn)變臺階會變得更明顯。這是因?yàn)闊崃髋c升溫速率成正比關(guān)系：Q=mCpHR，其中Q：熱流，m：樣品質(zhì)量，Cp：比熱，HR：升溫速率。

但是，從曲線中可以看出，在升溫速率為20和50℃/min的曲線中探測到的小峰，在100和200℃/min的升溫速率下觀察不到。這是因?yàn)樯郎厮俾视绊懥朔直媛剩菏褂幂^低的升溫速率，有助于提高相鄰熱效應(yīng)的分離能力。

結(jié)論

高分子材料測試時(shí)常用的升溫速率在10-20℃/min之間。當(dāng)研究無定型高分子時(shí)，使用較快的升溫速率有助于檢測玻璃化轉(zhuǎn)變效應(yīng)。但需要了解的是，其他一些較弱的熱效應(yīng)像來自母料或其他添加劑的小的熔融峰可能會隨著升溫速率的增大逐漸消失。低的升溫速率可以用來提高分辨率；高的升溫速率則可提高靈敏度。