对于大部分DSC用户来说,在研究材料的热物性时,我们通常更关注升温曲线段。其实在有些情况下,升温曲线段的信息是十分有限的,不能够满足我们对于一个样品的热效应的特性进行更进一步地分析和解释。此时,我们可以通过设计降温段程序来进一步通过DSC获取有价值的信息。

案例分享

以下案例基于配置了机械制冷的DSC3设备所测得的实验结果。我们一起通过以下案例来一窥降温段的"神奇之处"。

Case1:降温段程序区分回收PP和未使用PP

何为PP回收料？PP再生料也就是聚丙烯再生料。再生也指回收,是相对是新原料来说的第二次热塑处理以后的通称。一般的塑料使用一次以后,经过回收机的热化挤出制粒,可以再次当作原料来使用,把经过回收挤出的聚丙烯料都叫做PP再生料。回收废旧塑料由于带有一定的杂质,而且原料在加工和使用中还存在着降解和老化。因此在使用前需要进行区分和鉴别。

该案例的方法为10K/min的升降温速率从40—180℃的循环,两个样品质量均为5-6mg。可以看到两个样品的一二次升温曲线几乎没有任何区别,但是降温段两者的结晶行为则有较大的差别,回收PP的开始结晶温度更高,结晶峰更宽。这是因为在结晶过程中,经过使用回收后的PP其结晶核中非热结晶核（使用过程中的杂质起到成核剂作用）的含量相对更高。

Case2:液晶材料的相转变过程研究

液晶（LC）和液晶高分子（LCP）通常是指在一定温度范围内呈现介于固相和液相之间的中间相的有机化合物。在这中间相,它既具有液体又具有晶体的特性；其颜色和透明度可随外界条件（如温度,电场,磁场,吸附气体等）变化而变化。由于液晶具有复杂的中间相,并且有些相变过程的热效应也很小,属于微弱的一级相变,因此对DSC的灵敏度和量热的准确性提出了很高的要求。否则有些相变过程就会因测量不到而被忽略。

为了节省测试时间以满足大量的未知样品的信息读取,通常显示面板企业会将升温速率设置为不低于10K/min,在这个升温速率下,对于液晶材料来说,其固液转变的熔融峰可能会与液液相转变相重叠,而忽略掉该相转变。

下图中的案例为肉豆蔻酸胆固醇酯在10K/min的升降温速率下的相转变过程,在升温段83℃处的肩峰为非各向同性到各向同性的相转变过程,具体可理解为,在A点熔化后样品存在近晶型（液体结晶）状态,随后在B处过渡到胆甾醇相,在C处液体结晶被破坏,形成各向同性液体。显然升温段中,相转变过程以肩峰形式出现难于判断和计算其相转变热量大小。但是在降温段中,我们可以看到两个分离良好的小峰出现在约80℃和72℃。这些对应于峰C和肩部B,此类转变的过冷度是远小于实际结晶过程的,因此可以将其与液体结晶较好地区分开。