DSC方法是在程序控溫的條件下，通過測試樣品端和參比端的熱流差，得到樣品的吸放熱信息（如玻璃化轉變、熔融、結晶等），具有操作便捷、樣品量小、測試周期短等優點，在聚合物領域得到廣泛應用。對于熱塑性聚合物材料，比較常用的測試方法有單次升溫和二次升溫（升溫降溫再升溫），多數熱塑性材料一次升溫和二次升溫的曲線都會有所不同，很多用戶都有類似的疑問，一次升溫還是而二次升溫的結果更準確？

以熔融結晶為例，一般來說，一次升溫曲線反映了材料的原始結晶情況，降溫曲線可以得到材料冷卻結晶的相關信息，二次升溫可以觀察材料在經過特定的熱處理之后的熱行為（消除熱歷史的影響）。兩次升溫體現的信息不同，所以不必糾結哪個更準確。那么在面對具體樣品/問題時，應該關注一次升溫、降溫還是二次升溫曲線的結果呢？這取決于測試的目的和所需要的信息，本文將結合幾個應用實例進行說明。

一、同一批次PA6材質的零部件，部分在安裝過程中開裂，希望找出原因。

對開裂的材料（NOK）和未開裂的材料（OK）分別進行升溫降溫再升溫測試，升降溫速率皆為10K/min。圖1、圖2分別為一次和二次升溫的結果。可以看出，一次升溫時2個樣品的熔融峰溫度相近，但NOK的面積明顯大于OK，說明NOK材料原始的結晶比例較高（結晶度24.88%）。結晶度高的材料分子鏈排列更規整，硬度和模量更高，但是韌性降低，抵抗裂紋擴展的能力弱，容易發生開裂。結晶程度的差異可能與材料本身有關（如雜質、成分不均勻），也可能與熱歷史（外界的冷卻條件，如模具溫度、零件厚度）有關。

圖1、PA6材料一次升溫曲線

經過相同條件的熱處理后（降溫速率皆為10K/min），消除了熱歷史的影響，二次升溫時NOK樣品的熔融峰面積依然大于OK，推測二者原始結晶程度差異主要原因為材料本身，可以結合其他方法（如熱重、光譜、力學性能等）做進一步判定。

圖2、PA6材料二次升溫曲線

二、PET紡絲工藝，客戶自產的材料拉絲容易斷，競品材料不易斷，希望找出二者的區別。

對2種材料分別進行升溫降溫再升溫測試，升降溫速率皆為10K/min。圖3、圖4分別為一次升溫和二次升溫的結果。可以看出，競品的一次升溫曲線上依次有玻璃化轉變、冷結晶和熔融過程，而自產的樣品只有熔融過程，雖然熔融峰面積差異不大，但競品的冷結晶峰面積為21J/g，因此競品的原始結晶度較低（11.5%）。材料結晶程度越高，韌性越差，拉絲的時候容易斷裂。

圖3、PET材料一次升溫曲線

經過相同條件的熱處理后，二次升溫時2種材料的熔融峰面積基本一致，推測競品和樣品材料本身的結晶性能差異不大，原始結晶程度的差異可能與工藝條件相關。可以嘗試通過調整冷卻工藝，降低結晶度，改善拉絲性能。

圖4、PET材料二次升溫曲線

三、PP材料成膜工藝，有些批次材料拉膜過程中易斷裂，希望找出原因。

為了使結果有代表性，抽取2批次合格樣品（正常拉膜）和4批次不合格樣品（拉膜易斷）進行測試，采用升溫降溫再升溫的溫度程序，升降溫速率皆為10K/min。圖5、圖6、圖7分別為PP材料的一次升溫、二次升溫和降溫曲線，對比兩次升溫的曲線，合格和不合格批次材料沒有明顯區別。而降溫曲線上，不合格批次材料的結晶溫度（高于118℃）普遍高于合格批次（低于117℃），推測不合格批次材料中可能含有較多的雜質，起到成核劑的作用，導致其容易結晶，結晶溫度較高且速率較快，成膜過程中易被拉斷。

圖5、PP材料一次升溫曲線

圖6、PP材料二次升溫曲線

圖7、PP材料降溫曲線

通過以上3個例子可以看出，一次升溫的結果反映了材料初始狀態，可以觀察熱歷史對材料的影響，降溫過程可以了解材料的結晶情況（結晶溫度和速率），二次升溫反映的是消除熱歷史后材料本身的熱行為，可以對比材料本身的差異。不同的材料或工藝過程面臨的問題不同，解析曲線時需要結合實際問題，才能有針對性的找出原因。此外，有些結晶度高的材料玻璃化轉變熱效應較弱，不易檢測，可以通過一次升溫后淬冷的方式降低結晶度，使二次升溫時玻璃化轉變的臺階更為明顯。

作者

王榮

耐馳儀器公司應用實驗室