差示掃描量熱儀（DSC）通過測量材料在程序控溫過程中吸熱或放熱的熱流變化，分析其相變行為。對于纖維材料（如合成纖維、天然纖維或復(fù)合纖維），熔融峰溫度是表征其熱穩(wěn)定性和結(jié)晶性能的重要參數(shù)。熔融峰對應(yīng)纖維中結(jié)晶區(qū)域的有序結(jié)構(gòu)被破壞的過程，峰溫高低可直接反映材料的耐熱性及加工適用性。
一、實驗步驟
1、測量儀器
2、樣品制備
2.1取樣要求：取纖維樣品約10—20 mg，確保樣品均勻、無污染。
2.2預(yù)處理
若纖維為長絲或束狀，需剪切成粉末或短纖維段，避免熱傳導(dǎo)不均。
若需消除熱歷史（如加工殘留應(yīng)力），可先進(jìn)行升溫降溫循環(huán)處理（如以10°C/min升至200°C后冷卻）。
3、儀器校準(zhǔn)
3.1使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（如銦、錫）校準(zhǔn)DSC的溫度和熱流信號。
3.2確保氮氣或惰性氣體保護(hù)（流速50—100 mL/min），避免氧化反應(yīng)干擾?！?/p>
4、測試參數(shù)設(shè)置
4.1溫度范圍：根據(jù)纖維類型設(shè)置升溫區(qū)間（如30°C至300°C）。
4.2升溫速率：通常選擇10~20°C/min（常用10°C/min）。升溫速率過高會導(dǎo)致峰溫偏移，需結(jié)合文獻(xiàn)或標(biāo)準(zhǔn)方法調(diào)整。
4.3重復(fù)測試：每組樣品至少進(jìn)行2到3次平行實驗，驗證數(shù)據(jù)重復(fù)性。
5、 實驗操作
5.1將樣品均勻平鋪于鋁制坩堝中。
5.2設(shè)置空白坩堝作為參比，與樣品坩堝同時放入DSC爐體。
5.3啟動程序升溫，實時記錄熱流曲線。
二、數(shù)據(jù)分析
1. 熔融峰識別
通過軟件分析DSC曲線，定位吸熱峰（熔融峰）。
確定以下特征溫度（圖1、PA66示意）
圖1、PA66
圖2、PET
起始點：曲線基線偏離的起始點。 峰值：吸熱峰的峰值溫度。
終止點：熔融過程結(jié)束點。
三、常見問題與解決方案
1、基線漂移或噪聲大
原因：樣品量過多、坩堝密封不嚴(yán)或氣體流速不穩(wěn)定。
解決方案：減少樣品量至5 mg以下，檢查坩堝密封性，校準(zhǔn)氣體流速。
2、熔融峰分裂或多峰現(xiàn)象
原因：樣品中含有雜質(zhì)或未完全干燥（水分揮發(fā)干擾）。
加工過程中形成不均勻的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
解決方案：
2.1通過調(diào)節(jié)升溫速率（如降低至5°C/min）提高分辨率。
2.2對樣品進(jìn)行退火處理（特定溫度下恒溫再冷卻），消除亞穩(wěn)態(tài)晶體。
2.3測試前將纖維充分干燥（置于干燥器中或真空烘箱處理）。
3、測試結(jié)果與文獻(xiàn)值偏差大
原因：纖維批次差異、添加劑（如阻燃劑、增塑劑）或共混改性影響。
校準(zhǔn)不準(zhǔn)確或儀器狀態(tài)異常。
解決方案：
3.1比對相同來源樣品的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，確認(rèn)材料組成一致性。
3.2重新校準(zhǔn)儀器，檢查傳感器靈敏度及爐體密封性。
4、樣品熱分解干擾熔融峰
原因：某些纖維（如天然纖維或含熱敏基團(tuán)的合成纖維）在熔融前發(fā)生降解。
解決方案：
4.1采用惰性氣體（如氮氣）保護(hù)，降低氧化降解風(fēng)險。
4.2使用快速升溫（如20°C/min）縮短高溫停留時間。
四、實驗注意事項
1、樣品代表性：纖維樣品需取自同一批次，避免因生產(chǎn)工藝波動導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差?！?/p>
2、避免污染：使用鑷子取放樣品和坩堝，防止手部油脂污染。
3、數(shù)據(jù)可比性：不同升溫速率下的熔融峰溫度不可直接比較，需注明測試條件?！?/p>
4、儀器維護(hù)：定期清潔DSC爐體，避免殘留物影響熱傳導(dǎo)。
五、應(yīng)用實例
5.1案例：回收聚酯纖維的熔融行為分析
背景：回收PET纖維因加工歷史復(fù)雜，熔融峰可能呈現(xiàn)寬化或偏移。
5.2測量參數(shù)設(shè)置
升溫速率：10°C/min，氮氣保護(hù)（50 mL/min）?！?/p>
溫度范圍：30~300°C?！?/p>
5.3結(jié)果分析
熔融峰溫較原生PET降低約3~5°C，表明結(jié)晶完整性受損?！?/p>
熔融焓減少30%，驗證了回收過程中結(jié)晶度下降。
六、實驗結(jié)論
差示掃描量熱技術(shù)為纖維熔融行為的表征提供了高效、靈敏的手段。通過規(guī)范制樣流程、優(yōu)化測試參數(shù)及合理分析數(shù)據(jù)，可準(zhǔn)確獲取熔融峰溫度等關(guān)鍵熱力學(xué)參數(shù)，為纖維材料的設(shè)計、加工及回收提供理論支撐。
