高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變與結(jié)晶行為是其最基本也最深?yuàn)W的物理特征,一百多年來諸多儀器被用于研究聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變與結(jié)晶過程,這其中熱力學(xué)方法被認(rèn)為是一種最直接的測(cè)量手段。近些年來,隨著更多高分子共混體系以及高分子納米材料的廣泛應(yīng)用,傳統(tǒng)的量熱學(xué)方法面臨了諸多挑戰(zhàn),而新型的量熱學(xué)技術(shù)得到了長(zhǎng)足發(fā)展并廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)與科學(xué)研究中。這其中擁有高靈敏度的交流芯片量熱儀（AC-chip calorimetry）與擁有超快升降溫速率的高速掃描量熱儀（UFDSC）為研究高分子共混體系及高分子納米材料的玻璃化轉(zhuǎn)變與結(jié)晶行為創(chuàng)造了更多可能。首先,我們使用UFDSC研究了高分子共混體系的相分離動(dòng)力學(xué)。利用UFDSC超快的升降溫速率,我們可以精確控制樣品溫度并研究時(shí)間尺度低至1 ms內(nèi)相分離進(jìn)行的過程,從而獲取完整的相分離動(dòng)力學(xué)。我們使用擁有低臨界相分離溫度的聚甲基乙烯基醚/聚苯乙烯（PVME/PS）共混物作為標(biāo)準(zhǔn)物,運(yùn)用了溫度階躍法獲取了該共混物的相圖以及均相共混物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）。之后,我們選取PVME/PS 7/3的樣品作為模板,研究了該樣品從1 ms至1 h之內(nèi)的相分離動(dòng)力學(xué)。在成核增長(zhǎng)（NG... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．?５冷熱臺(tái)抱高速掃描站熱儀的外觀設(shè)計(jì)圖

Ｆｉｇｕｒｅ?］?．４?Ｔｈｅ?ｈｉｇｈｅｓｔ?ｓｃａｎｎｉｎｇ?ｒａｔｅ?ｔｈａｔ?ｔｈｅ?ＸＥＮ?３９４７３ｂ?ａｎｄ?ＸＥＮ?３９３９４?ｃｈｉｐ?ｓｅｎｓｏｒ?ｃａｎ?ｒｅａｃｈ．??為了能將局速掃描量熱技術(shù)與光學(xué)技術(shù)聯(lián)用，本實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)ｊ＇．種冷熱臺(tái)型??的高速掃描量熱儀。２４其外觀及樣品室內(nèi)部設(shè)計(jì)分別如圖１．５和圖１．６所示。該??設(shè)計(jì)不同于Ｓｃｈｉｃｋ等１２提出的Ｔｕｂｅ－Ｄｅｗａｉ？型的高速掃描量熱儀。在圖１．?５中標(biāo)??有Ｒ的表示裝載樣品的芯片傳感器，該傳感器上方和下方備有一個(gè)迪透的窗口，??用于檢測(cè)通過光源的反射或投射信號(hào)。Ｎ此，可將冷熱臺(tái)型的高速掃描量熱儀與??多種光學(xué)設(shè)備進(jìn)行原位聯(lián)用，例如：光學(xué)顯微鏡，紅外吸收光譜，拉曼光譜，甚??至是原丫力顯微鏡。對(duì)于個(gè)同的光學(xué)？檢測(cè)方法，頂部和底部可使川不同的透光材??料，如對(duì)于紅外光檢測(cè)可使用氟化鈣鏡片，對(duì)］？?Ｘ射線檢測(cè)可使川聚酰亞胺膜??作為鏡片。本文中使用冷熱臺(tái)型高速掃描Ｍ熱儀Ｍ光肀顯微鏡進(jìn)行聯(lián)用，來研宄??高分子共混體系的相分離動(dòng)力學(xué)，因此選⑴氟化鈣的鏡片。?????冷熱臺(tái)型?＿?「?丨??樣品室?丨丨?頂部窗口??＼?？?芯片??傳感器???丨＿?＊???＾Ｔ＼??「１底部窗Ｍ??［赫］??姻?卜Ｃ＾ｉＴ＞￣￣??ｆ?

？＊??０?錐職潤(rùn)??圖１．６冷熱臺(tái)型高速掃描量熱儀的內(nèi)部設(shè)計(jì)圖（側(cè)面）。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．６?Ｔｈｅ?ｉｎｎｅｒ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｔａｇｅ?ｔｙｐｅ?ＵＦＤＳＣ．??１．２．２高速升降溫及測(cè)量原理??高速掃描量熱儀的樣品區(qū)域通常都十分小，呈現(xiàn)薄膜狀或直徑為數(shù)十微米的??圓盤狀。由于芯片傳感器的加熱區(qū)域非常小，其周圍的氣體的溫度分布為：??＾（Ｔ－Ｔ＾ｒｊｒ?（丨．丨）??其中７；為環(huán)境溫度，７為加熱區(qū)設(shè)定溫度，＾為加熱區(qū)半徑。對(duì)于一個(gè)半徑與加??熱區(qū)相當(dāng)?shù)膱A盤狀樣品，其向環(huán)境散熱的熱流為：??氣一?ｋｒＷｄＶｄｒ?匕（，?（１２）??其中ｋ為環(huán)境氣體的導(dǎo)熱系數(shù)。由此可計(jì)算通過周圍氣體可實(shí)現(xiàn)的最高降溫速??率為：??處－ＱｋＩＭｓＰｓＣｓ?（｜?３）??其中外和＾分別為樣品的密度和熱容。由此估計(jì)，對(duì)于半徑為４０叫的樣品，??當(dāng)其與環(huán)境溫差達(dá)到３００?Ｋ吋，在氮?dú)夥諊驴蓪?shí)現(xiàn)的最高降溫速率約為１０５Ｋ／ｓ。??為了達(dá)到較快的降溫速率和較高的精度

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高分子結(jié)晶和熔融行為的Flash DSC研究進(jìn)展[J]. 李照磊,周東山,胡文兵.  高分子學(xué)報(bào). 2016(09)
[2]聚合物薄膜玻璃化轉(zhuǎn)變及其分子松弛行為的研究進(jìn)展[J]. 左彪,何婷婷,李俊燕,徐王杰,楊菊萍,王新平,沈之荃.  中國(guó)科學(xué):化學(xué). 2015(02)



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