摘要：本文簡單(dan)介紹了熱分(fen)析技(ji)術及差示(shi)掃描量熱分(fen)析技(ji)術（簡稱，DSC）的發展。

結合實際(ji)應用(yong)，闡述(shu)了粉末涂料(liao)中幾個常用(yong)技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)（玻璃化轉變溫度(du)（簡(jian)稱，Tg）、熔(rong)點、軟化點、結晶度(du)）的(de)物理意義(yi)及測定方法；

詳細(xi)探討(tao)了(le)差示掃描量熱分析技術在(zai)粉末涂料(liao)固化行為方面的(de)應用研究，最后分析討(tao)論了(le)影響檢測結果的(de)幾個主要因素。

1 引言

粉(fen)末涂料(liao)是一種由樹脂(zhi)、固化劑、顏料(liao)、填(tian)料(liao)及添加劑等組成的粉(fen)末狀(zhuang)物質。

粉末涂料的質(zhi)量主要取決于粉末涂料生產過程中選用(yong)成膜樹脂的質(zhi)量，對粉末涂料性(xing)能(neng)起到關鍵(jian)和決定性(xing)作用(yong)。

粉(fen)末涂料用成膜樹脂屬于高分(fen)子(zi)聚合物，樹脂種類不同，具體性能(neng)差異(yi)很大(da)。隨著(zhu)人們(men)對高分(fen)子(zi)材料結構與性能(neng)認識(shi)的不斷深入，材料的質量控制技術也日(ri)益受到重(zhong)視。

對同類樹脂來說(shuo)，在(zai)產(chan)品(pin)研制(zhi)(zhi)開發、生產(chan)過程中，采用熱分(fen)析方法控制(zhi)(zhi)產(chan)品(pin)品(pin)質和質量(liang)，實踐(jian)證明是一種非常有效的質量(liang)控制(zhi)(zhi)手段。

熱分(fen)析是指在程序控制溫度(du)下，測量物(wu)質物(wu)理性質與溫度(du)關系的一種(zhong)技術。

按照國際熱分析協會（ICTA）分類(lei)，熱分析方法有(you)九類(lei)：質(zhi)量、尺寸、光學(xue)(xue)、溫(wen)度(du)、力學(xue)(xue)、電(dian)學(xue)(xue)、熱量、聲學(xue)(xue)、磁學(xue)(xue)。

在這些熱分(fen)(fen)析方法(fa)中，粉(fen)(fen)末涂(tu)料領(ling)域應用(yong)最為廣泛的是差示掃描量熱分(fen)(fen)析技(ji)術，具(ju)有所需樣品少(shao)，測量精度(du)高(gao)(gao)、靈敏度(du)高(gao)(gao)等特點，在粉(fen)(fen)末涂(tu)料技(ji)術開發中具(ju)有很高(gao)(gao)應用(yong)價值。

2 差示掃描量(liang)熱分析技術發展及應(ying)用

差(cha)(cha)示掃描量(liang)熱(re)(re)法是(shi)在差(cha)(cha)熱(re)(re)分析(xi)（簡稱，DTA）基(ji)礎上發展起來的(de)一種熱(re)(re)分析(xi)技術(shu)，通過控(kong)制溫(wen)度變化，及時(shi)獲(huo)得以溫(wen)度（或時(shi)間）為(wei)橫坐(zuo)(zuo)標(biao)，以樣(yang)品與參比物間溫(wen)差(cha)(cha)為(wei)零(ling)所需供給的(de)熱(re)(re)量(liang)為(wei)縱坐(zuo)(zuo)標(biao)所得的(de)掃描曲線，能夠方便、定量(liang)地得到(dao)熱(re)(re)效應數據(ju)。

差示掃描量(liang)熱分析是按程序升溫(wen)，經歷樣品材料的各種(zhong)轉變(bian)，如熔化、玻璃化轉變(bian)、固態轉變(bian)或結晶，研究樣品的吸熱和放(fang)熱反應(ying)。

差示掃描量(liang)熱(re)(re)分析(xi)技術可用于測量(liang)包括(kuo)高分子材(cai)料在內的固體、液體材(cai)料的熔點、沸(fei)點、玻璃化(hua)轉(zhuan)變溫度、比熱(re)(re)、結晶溫度、結晶度、純度、反應溫度、反應熱(re)(re)等。

近年(nian)來，差示(shi)掃描量(liang)熱分(fen)析(xi)技術發展很快，在高分(fen)子領域(yu)內得到了越來越廣泛的應用。

尤其在粉末涂料(liao)領域，除用(yong)來測定成膜樹(shu)脂(zhi)基本物(wu)理(li)指標和熱效(xiao)應(ying)外，已(yi)經成為研(yan)究(jiu)熱固(gu)(gu)性樹(shu)脂(zhi)固(gu)(gu)化特(te)性、測試(shi)固(gu)(gu)化轉化率(lv)的(de)常用(yong)手段(duan)。

并且在固化(hua)工藝(yi)確定方面起著越來(lai)越重要(yao)的作用，差示掃描量熱分析技(ji)術逐(zhu)漸發展成為一種(zhong)有效研(yan)究材料固化(hua)動力學的熱分析方法。

3 差示(shi)掃(sao)描量熱分(fen)析技術在粉末涂料(liao)中的應用

3.1 玻璃化轉變溫度測定(ding)

3.1.1 玻璃(li)化轉變溫(wen)度物理(li)特征

玻璃(li)(li)化(hua)轉(zhuan)(zhuan)變溫度(du)是聚合物從玻璃(li)(li)態(tai)轉(zhuan)(zhuan)變為高(gao)彈態(tai)的(de)溫度(du)，從分(fen)子結構分(fen)析，玻璃(li)(li)化(hua)轉(zhuan)(zhuan)變溫度(du)是聚合物無定形部分(fen)從凍結狀(zhuang)(zhuang)態(tai)到解凍狀(zhuang)(zhuang)態(tai)的(de)一(yi)種松弛現象。

在(zai)(zai)玻璃(li)化轉(zhuan)變溫度下，聚合(he)物處于玻璃(li)態，分(fen)子(zi)鏈和鏈段都(dou)不能運(yun)動(dong)(dong)，只是構(gou)成(cheng)分(fen)子(zi)的原子(zi)（或(huo)基團）在(zai)(zai)其平衡位置作振動(dong)(dong)，而在(zai)(zai)玻璃(li)化轉(zhuan)變溫度時，分(fen)子(zi)鏈雖不能移動(dong)(dong)，但是鏈段開(kai)始運(yun)動(dong)(dong)，表現出高彈性質。

溫(wen)度再升高，就使整個(ge)分(fen)子(zi)鏈運動而表現出粘流(liu)性質。在玻璃化(hua)轉(zhuan)變溫(wen)度時，聚(ju)合(he)物的比(bi)熱客(ke)、熱膨(peng)脹系(xi)數、粘度、折(zhe)光率、自由體積(ji)以及(ji)彈(dan)性模量等(deng)都要(yao)發生一個(ge)突(tu)變。

對粉末涂料來(lai)說，與成(cheng)膜樹脂玻璃(li)化轉變(bian)溫度關聯(lian)最(zui)緊密的宏觀表現就是樹脂及制備粉末涂料的貯存(cun)穩定性。

粉末(mo)涂(tu)料要(yao)獲得良好貯存(cun)穩定(ding)性，在保(bao)證樹脂(zhi)涂(tu)料各(ge)項理化性能(neng)達(da)到設計要(yao)求的同時，樹脂(zhi)玻璃化轉變溫度(du)一定(ding)要(yao)高于貯存(cun)溫度(du)。

因此，粉末涂料用樹(shu)脂(zhi)玻璃化轉變(bian)溫(wen)度的(de)設計和(he)測定在實際生產(chan)應用中非常(chang)重要。

3.1.2 理論玻璃化轉變(bian)溫度(du)計算(suan)

粉末涂(tu)料用樹脂結構中(zhong)軟(ruan)硬單(dan)體(ti)(ti)的匹配(pei)決(jue)定樹脂玻(bo)璃(li)化轉(zhuan)變溫度。通(tong)(tong)常，我們通(tong)(tong)過調整樹脂組成，即(ji)樹脂分(fen)(fen)子結構中(zhong)剛性(xing)部分(fen)(fen)與柔性(xing)部分(fen)(fen)比(bi)例來實(shi)現(xian)控制(zhi)樹脂玻(bo)璃(li)化轉(zhuan)變溫度和軟(ruan)化點的目(mu)的。

為了滿足粉末涂料用樹脂玻璃化轉變溫度和(he)軟(ruan)化點的要求，在設計(ji)共聚物(wu)單(dan)體(ti)配(pei)比時(shi)，利用下列FOX公式估算共聚物(wu)玻璃化轉變溫度和(he)各種單(dan)體(ti)必須的質(zhi)量分數：

圖片

Tg：共(gong)聚物的玻璃(li)化(hua)轉變溫(wen)度（單位(wei)為K）；

Tgn：參與聚(ju)合(he)的各單(dan)體形成的均聚(ju)物玻璃化轉變溫度（單(dan)位為K）；

Wn：分別為各單體(ti)的質(zhi)量分數。

3.1.3 玻璃化轉變(bian)溫度對粉末涂(tu)料(liao)性能影響

粉末(mo)涂(tu)料用樹脂玻璃化轉變溫度低于50℃，在(zai)較熱氣候條件下(xia)，粉末(mo)涂(tu)料及樹脂在(zai)運輸和貯(zhu)存過程(cheng)中易產(chan)生(sheng)結塊(kuai)。

當樹脂(zhi)玻璃化轉(zhuan)變(bian)(bian)溫(wen)度(du)超(chao)過80℃時，因(yin)其熔(rong)融(rong)粘度(du)太高，既(ji)不利(li)于加工，又難以獲得理(li)想涂層(ceng)。一般情(qing)況下，宜將粉(fen)末涂料用樹脂(zhi)玻璃化轉(zhuan)變(bian)(bian)溫(wen)度(du)根據實際需要控制在50～80℃。

另(ling)一方面(mian)，雖然提高(gao)樹(shu)脂玻璃化(hua)(hua)轉變溫度(du)可改善(shan)涂(tu)料貯存穩定性，但玻璃化(hua)(hua)轉變溫度(du)提高(gao)會使(shi)涂(tu)膜變得脆且硬，沖擊強度(du)和柔韌性降(jiang)低。

因(yin)此，在產品配方(fang)開發(fa)設(she)計中需要(yao)綜合考(kao)慮各(ge)個因(yin)素，不(bu)能(neng)以單一(yi)的一(yi)個影(ying)響因(yin)子作為參考(kao)。

3.1.4 差(cha)示掃(sao)描量熱法(fa)測定玻璃化轉(zhuan)變溫度

目前，高分子行業測定玻(bo)璃化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫度(du)的通用方法(fa)是差示掃描量熱(re)法(fa)。

差示掃描量(liang)熱法測定玻(bo)璃化(hua)轉變(bian)(bian)溫度就(jiu)是基于聚合物在玻(bo)璃化(hua)轉變(bian)(bian)溫度時(shi)，熱容增加(jia)這一性(xing)質，在差示掃描量(liang)熱分析(xi)曲線上，表(biao)現為在通過(guo)玻(bo)璃化(hua)轉變(bian)(bian)溫度時(shi)，基線向吸熱方向移動。

圖1給(gei)出一種粉(fen)末(mo)涂(tu)料用丙烯酸樹(shu)脂差示掃描量(liang)熱分(fen)析(xi)曲線圖，其中樹(shu)脂玻璃化轉變溫度(du)為57℃。

另(ling)外，在(zai)近幾年(nian)開發應用中，為進(jin)一(yi)步獲得涂層交聯結構穩定性的間接信息，引入(ru)了涂層玻(bo)璃化轉變溫(wen)度（簡稱，ΔTg）概念。

涂(tu)層玻(bo)璃(li)化(hua)(hua)轉(zhuan)變溫度成(cheng)為高(gao)分子樹脂一個重要(yao)特征(zheng)參數，材料的許多(duo)特性(xing)都(dou)在玻(bo)璃(li)化(hua)(hua)轉(zhuan)變溫度附近發(fa)生急劇(ju)地變化(hua)(hua)，涂(tu)層玻(bo)璃(li)化(hua)(hua)轉(zhuan)變溫度是影(ying)響(xiang)涂(tu)層內應(ying)力和粘接力的重要(yao)結(jie)構因素。

涂(tu)層玻璃化轉(zhuan)變溫(wen)度，即涂(tu)層在差(cha)示掃描量熱分析(xi)掃描圖譜(pu)上(shang)兩個玻璃化轉(zhuan)變溫(wen)度之間差(cha)值，計算式如下：

ΔTg = Tg2 - Tg1

3.2 熔(rong)點和軟化(hua)點表征測定

粉末(mo)涂(tu)料用樹(shu)脂(zhi)從固化(hua)類型分熱塑性(xing)樹(shu)脂(zhi)和熱固性(xing)樹(shu)脂(zhi)兩(liang)類，從樹(shu)脂(zhi)結(jie)晶度角度考慮(lv)，分晶體(ti)和非(fei)晶體(ti)兩(liang)類。

通(tong)常來講，只有晶(jing)體才有熔點(dian)，而非晶(jing)體有軟化(hua)點(dian)，但兩者之間并沒有很(hen)嚴格的區別。

熔點指物質達到一(yi)定溫度時，一(yi)段時間內(nei)保持熔點溫度不(bu)變，直至(zhi)該晶體完全(quan)熔化再繼續升溫。

熔(rong)點(dian)(dian)是物(wu)質從固態到液態相轉變的溫度，是差示(shi)掃描量(liang)熱分析最常測定的物(wu)性數據(ju)之一(yi)(yi)。一(yi)(yi)般來(lai)說，結晶(jing)樹脂有熔(rong)點(dian)(dian)或熔(rong)程，聚合物(wu)的晶(jing)格、大(da)小等都會影響(xiang)熔(rong)點(dian)(dian)。

在粉末涂料(liao)中，多數(shu)樹脂都是非(fei)結晶物(wu)質，達到一(yi)定溫(wen)度(du)時(shi)，不(bu)斷(duan)加熱，不(bu)斷(duan)熔化(hua)，沒有(you)明確(que)的(de)熔點(dian)，只(zhi)有(you)一(yi)個熔融溫(wen)度(du)范(fan)圍，稱為軟(ruan)化(hua)點(dian)，用來表征(zheng)樹脂的(de)熔軟(ruan)溫(wen)度(du)，軟(ruan)化(hua)點(dian)是一(yi)個溫(wen)度(du)范(fan)圍。

對(dui)非晶態(tai)樹脂，軟(ruan)(ruan)化(hua)點(dian)接近(jin)玻璃(li)化(hua)轉變(bian)溫(wen)度，當晶態(tai)樹脂分子量(liang)足夠大時，軟(ruan)(ruan)化(hua)點(dian)接近(jin)熔點(dian)，但(dan)有時軟(ruan)(ruan)化(hua)點(dian)與兩(liang)者相差很大。

從(cong)粉末(mo)涂料(liao)應用角度分析，熔點(dian)對樹脂(zhi)用處不(bu)大，軟(ruan)化點(dian)對某(mou)一類樹脂(zhi)來說(shuo)更有(you)用，有(you)很(hen)強的實用性意義。

軟化點是非(fei)結晶聚合物從高彈(dan)態向粘流態轉變的溫(wen)度，是樹(shu)脂(zhi)相(xiang)對分質量和玻璃化轉變溫(wen)度的綜合體現，是粉末涂料用樹(shu)脂(zhi)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)性能技術(shu)指標。

在設計樹脂結(jie)構時選擇合適軟化點可(ke)以提(ti)高粉末涂(tu)料(liao)固化時的流(liu)平(ping)性(xing)，減(jian)小成膜(mo)后涂(tu)層(ceng)橘皮現象(xiang)，而且有利(li)于低溫固化，節約能源(yuan)。

國內(nei)(nei)軟(ruan)(ruan)化(hua)點(dian)(dian)測定(ding)主要(yao)采(cai)用以下方(fang)法：馬丁耐熱(re)溫度、 熱(re)變形(xing)溫度、 維卡(ka)軟(ruan)(ruan)化(hua)點(dian)(dian)，其(qi)中維卡(ka)軟(ruan)(ruan)化(hua)點(dian)(dian)測定(ding)方(fang)法是行業內(nei)(nei)普遍認可(ke)且(qie)采(cai)用的一(yi)種快速而(er)又實用的方(fang)法。對結(jie)晶樹脂一(yi)般(ban)采(cai)用差示(shi)掃描量(liang)熱(re)分析技(ji)術測定(ding)熔點(dian)(dian)或熔程。

3.3 結晶(jing)度表征測定

對(dui)于結晶樹脂(zhi)，采用差(cha)示掃描量(liang)熱(re)(re)分(fen)析技(ji)術(shu)測定結晶熔融時，得到的熔融峰曲線(xian)和基線(xian)所(suo)包圍面積，可(ke)直(zhi)接換算成(cheng)熱(re)(re)量(liang)，此熱(re)(re)量(liang)是樹脂(zhi)中結晶部(bu)分(fen)熔融熱(re)(re)△H。

樹脂熔融(rong)(rong)熱(re)與(yu)其(qi)結(jie)晶度成正比，結(jie)晶度越高，熔融(rong)(rong)熱(re)越大。這里必須(xu)指出，測(ce)定過程中影響差示(shi)掃描量熱(re)分(fen)析曲線的因素。

除樹脂組成和結(jie)構外，還有晶(jing)格(ge)缺(que)陷、不同分(fen)子結(jie)晶(jing)共(gong)存(cun)(cun)、混(hun)晶(jing)共(gong)存(cun)(cun)、再結(jie)晶(jing)、過(guo)熱、熱分(fen)解(jie)、氧(yang)化、吸濕以(yi)及熱處理、力(li)學作用等，為(wei)了得(de)到正確結(jie)果，在檢測過(guo)程(cheng)中(zhong)應給(gei)予分(fen)析(xi)。

應用(yong)差示(shi)(shi)掃描(miao)量(liang)熱(re)技術可(ke)以有效表(biao)征高分子結晶度(du)變化，兩(liang)種不(bu)同結晶度(du)同類高分子聚(ju)合物的差示(shi)(shi)掃描(miao)量(liang)熱(re)分析(xi)曲線圖上，可(ke)以明顯看到熔融點基(ji)本(ben)一樣，但吸熱(re)峰(feng)(feng)不(bu)同，峰(feng)(feng)面積相差很大。

圖2給出熱塑性(xing)氟(fu)碳粉(fen)末(mo)樹脂差(cha)示掃描量熱分(fen)析(xi)曲(qu)線圖，從圖中(zhong)可以看出熱塑性(xing)氟(fu)碳粉(fen)末(mo)樹脂結晶焓值為12.196J/g，峰頂熔點溫度(du)為222℃。

3.4 差示掃描量熱分析技術在粉末涂料固化行為方面的應用研究(jiu)

經驗表(biao)明，用差示掃描(miao)量熱分析技術(shu)考察熱固性粉末涂(tu)料固化過程，進行(xing)固化行(xing)為研究，確定最佳(jia)固化條(tiao)件是非常有(you)效的，技術(shu)發展(zhan)很快。

差(cha)示(shi)掃(sao)描(miao)量熱法由于樣品用(yong)量小，測量精度較高，適用(yong)于各種固化體系，在(zai)行業內應用(yong)普遍(bian)。

3.4.1 固(gu)化反應(ying)溫度和反應(ying)熱測定

熱(re)固(gu)性粉末涂料在熔融流平(ping)、交聯固(gu)化(hua)成膜過(guo)程(cheng)(cheng)中，體(ti)系發生物(wu)理化(hua)學變化(hua)，并(bing)伴隨著相應(ying)(ying)熱(re)效(xiao)應(ying)(ying)，測(ce)出固(gu)化(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)熱(re)效(xiao)應(ying)(ying)就可(ke)以了解固(gu)化(hua)過(guo)程(cheng)(cheng)。

因此，用差(cha)示掃描(miao)量熱分(fen)析(xi)技術(shu)測出(chu)固化過程中(zhong)的(de)熱效應(ying)，可以為選擇合(he)適(shi)粉末涂(tu)料制備工藝、固化溫度提(ti)供(gong)參(can)考。

采(cai)用差示(shi)掃描量熱(re)分析法(fa)測(ce)定熱(re)固性粉末涂料固化反(fan)應溫度和(he)反(fan)應熱(re)原(yuan)理：

在(zai)可(ke)控(kong)溫程序下，連續(xu)測量和記錄(lu)輸(shu)人到涂料試樣和參比(bi)物之間的能量差(cha)隨(sui)溫度變化的函(han)數關系；

即差示(shi)掃描(miao)量熱(re)分析曲(qu)線(xian)，根據曲(qu)線(xian)上轉折點(dian)溫度(du)可確定(ding)試(shi)樣反(fan)應溫度(du)，根據曲(qu)線(xian)峰面(mian)積(ji)可確定(ding)試(shi)樣反(fan)應熱(re)。圖3給出(chu)一種丙(bing)烯酸粉末涂(tu)料固化過程差示(shi)掃描(miao)量熱(re)分析曲(qu)線(xian)圖。

從圖(tu)3可以(yi)(yi)看出(chu)，該丙烯酸粉末涂料固化主要經歷以(yi)(yi)下(xia)幾個過程：

a區為樹脂玻璃(li)化轉變過程；

b區(qu)為樹脂和固化劑熔(rong)融(rong)過程，峰(feng)頂位置1的(de)溫度為120℃；

C區為粉末涂料(liao)固(gu)化(hua)過程，從圖中可以看出有一個放熱峰，溫度(du)范圍(wei)140℃～180℃，峰底位置2的溫度(du)是160℃；

d區為交聯固化(hua)物分解過程，樹脂和(he)固化(hua)劑完全反(fan)應后，繼續升溫，交聯固化(hua)物發生(sheng)降解，峰(feng)頂位(wei)置3的溫度(du)是280℃。

從上述(shu)分(fen)析看出，該丙烯酸(suan)粉末涂料在110～120℃流平(ping)最好，適合粉末涂料加工；

在140～180℃時(shi)發(fa)生(sheng)固(gu)化反應(ying)，160℃時(shi)固(gu)化最快；溫度(du)大于250℃時(shi)固(gu)化物發(fa)生(sheng)降解，280℃時(shi)降解最快。這些(xie)數據表明該粉末涂料最佳固(gu)化溫度(du)為160℃。

3.4.2 恒溫固化時間測定

以(yi)圖3選用(yong)丙烯(xi)酸粉末涂料(liao)為例，取制備好的粉末涂料(liao)用(yong)差示掃描量熱儀進(jin)行固(gu)化(hua)，測(ce)試溫度先迅速(su)升至160℃，然后在(zai)160℃下恒溫測(ce)試40min，得(de)到熱流率隨固(gu)化(hua)時(shi)間變(bian)化(hua)曲(qu)線(xian)，如圖4。

從圖4分析(xi)得知：在溫度(du)迅速(su)升至(zhi)160℃后，熱(re)流(liu)率(lv)最大，涂(tu)(tu)料固化(hua)速(su)度(du)最大。隨著(zhu)時(shi)間延長，熱(re)流(liu)率(lv)逐漸減少，涂(tu)(tu)料固化(hua)速(su)率(lv)也相應減少。

這是因(yin)為隨著時間(jian)延(yan)長，涂料(liao)的固(gu)(gu)化(hua)度在升(sheng)高(gao)，未(wei)固(gu)(gu)化(hua)基團在減少，單位時間(jian)參(can)與固(gu)(gu)化(hua)基團的數量也在減少，在固(gu)(gu)化(hua)30min之后基本固(gu)(gu)化(hua)完全。

因此在實際生產應用(yong)中(zhong)，可(ke)以采用(yong)固化30min作為固化時間。

3.4.3 固(gu)化劑用(yong)量選擇(ze)和粉(fen)末涂料固(gu)化度測定

在(zai)粉末涂(tu)料技術開發、生產(chan)、施工和應(ying)用中，要(yao)使(shi)涂(tu)膜(mo)物理(li)機械性能達到最佳，就要(yao)使(shi)涂(tu)膜(mo)具(ju)備良好的立體網狀結構，而只有樹脂與(yu)固化劑配比合(he)適，才能進行足夠(gou)交(jiao)聯反應(ying)，所以固化劑的用量非(fei)常(chang)重要(yao)。

固化(hua)劑用量如果超(chao)過理想用量，則(ze)固化(hua)反應過快，導致涂膜流(liu)平性(xing)不(bu)(bu)好，而且會引起涂膜厚度不(bu)(bu)均勻。

固化劑用量不足，會導(dao)致涂(tu)料交聯不充分，涂(tu)膜交聯密度小，相應也會造成涂(tu)膜柔(rou)韌性和沖擊性能下(xia)降。

粉末涂料用樹脂中(zhong)固化(hua)官能(neng)團含量在測定過程中(zhong)一(yi)般都會(hui)存在誤(wu)差，涂膜固化(hua)工(gong)藝等(deng)對固化(hua)反(fan)應過程也有(you)一(yi)定影響(xiang)。

因此，我們(men)通過理論計算得到的固化劑配(pei)比并不是實際生產(chan)應用中的最佳配(pei)比。

如何在實際生產(chan)應用(yong)中合理確定(ding)固化(hua)(hua)劑(ji)配(pei)比就顯得非常重(zhong)要，為(wei)有效解(jie)決這(zhe)一問題，近年來，在粉末涂料技(ji)術開發過程中，引入了“固化(hua)(hua)度(du)”的概念(nian)。

固化度（或叫轉化率），是(shi)熱(re)固性粉末涂料一(yi)個很重要的參(can)數，用差示掃描量熱(re)分析(xi)技術可以很方便地進行測定。

因為固(gu)化反應（或硫化反應）一般都(dou)是放(fang)熱(re)反應，放(fang)熱(re)多少(shao)與樹(shu)脂官能團類型、參加反應官能團數量、固(gu)化劑種類及其用量等(deng)有關。

但對于一(yi)個配方確定(ding)的(de)樹脂體系，固(gu)化反應熱是一(yi)定(ding)的(de)。在固(gu)化反應發生過程中，隨著(zhu)固(gu)化度（交聯度）的(de)增加；

玻璃化(hua)轉變(bian)溫度上升，交聯后高分子(zi)分子(zi)量增(zeng)加，固(gu)化(hua)度高的(de)粉(fen)末涂(tu)料，固(gu)化(hua)反應(ying)熱(re)(re)小(xiao)，完全固(gu)化(hua)時，觀(guan)察(cha)不到固(gu)化(hua)熱(re)(re)。

差示掃(sao)描量熱分析是評估固(gu)(gu)化度(du)的有力工具，根據實際(ji)測定結果，可(ke)以通過反應熱數值合理確定固(gu)(gu)化劑用量。圖(tu)5給出一種環氧粉末涂料隨(sui)著(zhu)固(gu)(gu)化度(du)提高固(gu)(gu)化熱逐漸減小DSC曲線圖(tu)。

4 影響差示掃描(miao)量(liang)熱分析結果的主要因素

差示掃描量(liang)熱(re)分析操作(zuo)簡(jian)單，但在實(shi)際工(gong)作(zuo)中往往發現同(tong)(tong)一(yi)試(shi)樣在不同(tong)(tong)儀器上測(ce)量(liang)，或不同(tong)(tong)的人(ren)在同(tong)(tong)一(yi)儀器上測(ce)量(liang)，所得到的差熱(re)曲線結果有差異。

峰(feng)的最高溫度、形狀、面積(ji)和峰(feng)值大小(xiao)都(dou)會(hui)發生(sheng)一(yi)定變化，主(zhu)要原(yuan)因(yin)(yin)是因(yin)(yin)為熱量與(yu)許多因(yin)(yin)素有關(guan)，傳熱情況比較復雜造成的。

雖然影(ying)響因素很多，但只要嚴格控制某種(zhong)條件(jian)，仍(reng)可獲得較好(hao)重(zhong)現性。檢測過程中主要影(ying)響因素表現在以下幾個(ge)方(fang)面。

4.1 樣品量

樣(yang)(yang)品(pin)(pin)量(liang)大(da)(da)小(xiao)對(dui)測量(liang)結果(guo)有影響，從(cong)試(shi)驗精密度考慮， 應取(qu)較大(da)(da)的樣(yang)(yang)品(pin)(pin)量(liang)。樣(yang)(yang)品(pin)(pin)量(liang)的選擇還應考慮試(shi)樣(yang)(yang)反(fan)應熱(re)大(da)(da)小(xiao)， 對(dui)反(fan)應熱(re)較大(da)(da)的試(shi)樣(yang)(yang)， 應取(qu)較小(xiao)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)量(liang)。一般根據試(shi)樣(yang)(yang)情況取(qu)3mg～10mg左右較為合適。

4.2 升溫速率

升(sheng)溫(wen)速率(lv)不僅影響峰(feng)溫(wen)位置，而且影響峰(feng)面積(ji)大小(xiao)，一般來說(shuo)，在較快升(sheng)溫(wen)速率(lv)下峰(feng)面積(ji)變大，峰(feng)變尖銳；

但是快升溫(wen)速率(lv)使試樣分(fen)(fen)解(jie)偏(pian)離平衡條(tiao)件的程度也大，因而易使基線漂(piao)移(yi)，更主要的可能導致(zhi)相鄰兩(liang)個峰重疊，分(fen)(fen)辨力(li)下降。

較慢的(de)(de)升溫(wen)速率，基線漂移小，使(shi)體(ti)系(xi)接(jie)近平(ping)衡(heng)條件，得到(dao)寬而淺的(de)(de)峰，也能(neng)使(shi)相(xiang)鄰兩峰更好地分(fen)離，因而分(fen)辨(bian)力高(gao)，但測定(ding)時間長，需要儀器的(de)(de)靈敏度高(gao)。一般情況下選擇8度·min-1～12度·min-1為宜。

在(zai)選擇(ze)升(sheng)溫(wen)速率(lv)(lv)時(shi)，一是要考慮相(xiang)(xiang)關檢測材料的(de)國家或(huo)行業標(biao)準，在(zai)沒有相(xiang)(xiang)關標(biao)準參照下，要通過試驗不同升(sheng)溫(wen)速率(lv)(lv)，選擇(ze)在(zai)該升(sheng)溫(wen)速率(lv)(lv)下差示掃描量熱分析曲線(xian)較(jiao)好，且(qie)便(bian)于數據處理的(de)升(sheng)溫(wen)速率(lv)(lv)作為基準。

4.3 氣氛(fen)

一般使用(yong)惰性氣(qi)體(ti)，如(ru)氮氣(qi)、氬氣(qi)、氦(hai)氣(qi)等，就不會(hui)產生氧化(hua)反應峰(feng)，同時又可以(yi)減少試樣揮發物對監測器的腐蝕。氣(qi)流(liu)流(liu)速(su)必須(xu)恒定（如(ru)10ml/min），否則會(hui)引起(qi)基線(xian)波動。

4.4 試樣(yang)預處理

樣品顆粒度應在100目(mu)～200目(mu)左右，顆粒小可以改善導熱條件，但(dan)太細可能會破壞(huai)樣品結晶(jing)度。

對(dui)易分解(jie)產生氣(qi)體(ti)的樣品(pin)，顆(ke)粒(li)應大(da)一(yi)(yi)些。參比物的顆(ke)粒(li)、裝填情況及緊密(mi)程度應與試樣一(yi)(yi)致，以減(jian)少基線漂移。

4.5 避免樹(shu)脂產生分解

在粉末涂料差示掃描量(liang)熱分(fen)析(xi)曲線圖上，繼軟化(hua)和固化(hua)之后，接下(xia)來會開(kai)始產生分(fen)解，這時要立即停止實驗，若(ruo)是分(fen)解物污染DSCCEll時，請立即做妥善處(chu)理。

如測定未知樣(yang)品之前，建(jian)議先用TGA測樣(yang)品分解溫度，以免直接用DSC時在CELL內直接裂解造成爐(lu)內污染。

5 結論

多年的(de)(de)實(shi)際開(kai)發應用(yong)經驗表(biao)明，差示掃描量熱分(fen)析(xi)技術(shu)作為一種新(xin)的(de)(de)熱分(fen)析(xi)技術(shu)，在(zai)粉(fen)末(mo)涂料用(yong)丙烯酸(suan)、聚酯、環氧及氟樹(shu)脂等合成(cheng)樹(shu)脂的(de)(de)熱分(fen)析(xi)及涂料固(gu)化行為研究中起到(dao)很關鍵的(de)(de)作用(yong)。

通(tong)過利用差示掃(sao)描量熱(re)法(fa)等熱(re)分(fen)析(xi)技術，使科研(yan)人員在(zai)研(yan)究(jiu)開發(fa)(fa)中建立起樹脂涂料(liao)微觀與宏觀之(zhi)間(jian)的本(ben)質(zhi)(zhi)聯系，進一(yi)步(bu)了解(jie)掌握合(he)成(cheng)樹脂及制備涂料(liao)的微觀本(ben)質(zhi)(zhi)，為(wei)今后在(zai)實際(ji)生(sheng)產應(ying)用中更加合(he)理、有效的使用各種合(he)成(cheng)樹脂涂料(liao)，提供基礎(chu)熱(re)分(fen)析(xi)數據(ju)支撐(cheng)，指明下一(yi)步(bu)研(yan)究(jiu)開發(fa)(fa)方向。