差示扫描量热法(DSC)测定全密度聚乙烯结晶度.pdf

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差示扫描量热法DSC)测定全密度聚乙烯结晶度
Test the crystallinity of full-density polyethylene by differential scanning calorimetry(DSC)
李薇程志刚聂萍2罗舜皓3
(1兰州石化职业技术学院石油化学工程系,甘肃兰州730060
2兰州石化公司化肥厂,甘肃兰州730060;
3兰州石化公司,甘肃兰州730060)
摘要:本文自建了用差示扫描量热仪测定全密度聚乙帰的熔融温度、结晶温度、结晶度等指标参数的分析方法,讨
论了测定过程中热历史、样品制备、升温速率等因亲对涮试结果的影响;并对某乙烯厂的多批次全密度聚乙烯进行了测试,
通过重复性试验,表明方法具有准确、简便、快速的技术特点。
关鍵词:差示扫描量热法①SO);全密度聚乙姉;結晶度
abstract: This article set up a analysis method by differential scanning calorimetry(DSC )to measure the full
density olyethylene melin tempeature tallization temperatue ry, he inluence of the thema history, sample
preparation, eating rate and other actors in the detemnination proces to the test results is discussed. Batches of full-density polyethylene
thylene plant were tested By the repeatability test, show that the method has the technical characteristics such as accurate, simple
and fast
Ke words differential scanning calorim r S full-density polyethylene; crystallinity
中图分类号:TQ325.1+2文献标识码:A文章编号:1003-8965(2013)01-0037-05
全密度聚乙烯(筒称 LLDPE/HDPE)装置是目对某乙烯厂的全密度聚乙烯的测试,通过重复性
前聚乙烯生产装置的一个发展趋势,多数装置以试验,表明该方法具有准确、快速、重复性好的
生产LDPE为主,兼可生产HDPE牌号。其产品技术特点
价格便宜,性能较好,在塑料工业中占有举足轻重
的地位
1实验部分
结晶度是表征结晶性聚合物形态结构和物理
性能的重要参数。它和高聚物的熔点(软化点),
1.1仪器及原材料
表面硬度、透气性以及化学稳定性等都有关系。
仪器:日本岛津公司 Thermal Analysis
聚乙烯是典型的结晶性聚合物,不同密度的聚乙 System TA-60ws型热分析仪器
烯结晶度也不相同,聚合物结晶度变化的范围,
天平:称量准确度为士0.01mg
般从30%-80%。
样品:兰州石化公司乙烯厂生产的全密度聚
结晶度的准确检测可为全密度聚乙烯的性能乙烯
指标提供参考,为装置的正常运行发挥作用。结
气氛:氮气50 ml/min(作为净化气体减少腐
晶度的测定方法很多如密度法、差示扫描量热法蚀)
( Differential Scanning Calorimetry,DSC)、红
坩埚:标准40铝坩埚
外光谱法、核磁共振法、X射线衍射法等。本文
标准物质:铟
自建了差示扫描量热仪测定全密度聚乙烯熔融温
1.2测试温度
度、结晶潟度、熔融焾、结晶焾、结晶度等指标
差示扫描量热法仪器使用温度范围比較
参数的分析方法,讨论了用差示扫描量热仪测定宽:在-200-800℃之间,本实验使用 Therma
过程中热历史、样品制备、开温速率、测定峰的 Analysis System TA-60ws型热分析仪器,温度
起始温度、出峰时间等对测试结果的影响,经过范围在-40℃-200℃之间。
万方数据
具验与?
1.3样品制备
高于消除热历史的所测得的结晶度和熔点。热历
将椭圆状的聚乙烯样品的中心部切成薄片,史主要是指高分子材料在加エ、储存等条件下产
质量3mg-7mgo
生的结晶、应力变化等,消除热历史的目的使聚
1.4仪器的校准(纯金属的熔融)
合物熔体成为了均一的熔融态分布,所有的有序
DSC是动态量热技术,为了能够得到精确的结构得到了消除,成为了完全无序的熔体。高分
数据,对DSC仪器需要进行温度校正和量热校正,子材料的结晶、熔融行为受到两个主要因素的影
用金属铟试验前对仪器进行温度和量热的校正。
响:外界条件(主要是热历史)、内部分子结
4.1温度校正
。消除热历史是为了消除前者的不同,而对后
用高纯物质铟的熔点或相变温度进行温度校者进行深入研究。在
核,见表1。
要通过升温、降温操作,对样品进行“标准化
的热处理,消除样品已有热历史,升温温度通常
表1DSC的温度校正
高于熔融外推终止温度Tef( extrapolated end
物质名称」转変方式」转変温度℃)熔融温度(℃)
temperature,℃)约30℃。
熔化
157
156.6
DSG热量
温度
1.4.2量热校正
mw)
23.77分
150.0
量热校正是用已知转变热娢的标准物质(通
04.C
常用铟、锡等金属)进行量热校核:见表2。选
0.00
5.29m
110.c0
用的标准物质,其熔融温度应与被测试样所测定
的热效应温度范围接近,而且校正所选用的仪器
0.00
so
及操作条件(升温速率、气氛流速等)都应与试
10.65分
样测定时完全一致。
10.020.00S0.00时间(分)
表2DSC的量热校正
图1热历史的消除
物质名称」温度(℃)「转变类型「(H(Jg「测量HU/9
钢
157
熔点28.39
28.30
如图1,从室温以20℃/min加热至150℃来
通过温度和量热的校准,该仪器符合测试要
消除热历史,然后以-20℃/min降温至环境温度。
求。
DSC熔化曲线的形状取決于样品的热历史,完整
的熔化消除了所有的热历史。
2.结果与讨论
2.2样品制备的影响
在热分析中,聚合物的样品选择和制备是影
差热分析容易受到多种因素的影响[2],其中
响DSC测试的一个重要因素,需要经验和对测
热历史、样品制备、升温速率、测定峰的外推起
试过程有更深的理解。本实验的全密度聚乙烯样
始温度、出峰时间对实验结果影响较大。
品选择表面光滑无损伤的洁净颗粒,切片选择在
2.1热历史的影响
颗粒直径最大处,切好的试样表面光滑,质量在
聚合物的物理性能与它的结晶状态密切相
3mg-7mg之间(试样用量不宜过多,否则会使
关,结晶状态受热历史的