DSC-Raman联用技术在研究高分子结晶度中的应用

perkinelmer® dsc 8000 或 8500型dsc经常用于结晶度研究。双炉体设计,赋予炉温瞬间稳定以及精确控制在某一真实温度的能力,等温研究最好是在这个模式下进行。结晶物的拉曼光谱和非结晶物一般不同,前者的峰宽较窄。拉曼光谱仪还可用于监控非常慢速的变化过程,从而提供额外的样品信息,并且也可以准确判定混晶发生的位置。
perkinelmer公司研发的ramanstation ™ 400和ramanflex ™lines允许实时调节激光脉冲周期,因此可以轻松调节拉曼光谱采集信号速率和dsc扫描速率的最佳匹配值。同时测量消除了材料可能受试样热历史影响而带来的不确定性。
下文针对半结晶性聚氧化乙烯的dsc-raman检测可以充分说明两种技术的互补性。上述材料已被广泛运用于医疗、生活以及工作的方方面面,例如牙膏。试样从10°c加热到75°c,经历了熔融过程,然后冷却到10°c,再进行重复扫描。第一周循环中样品的熔融峰温位于70°c,而在第二次升温扫描中则出现在66.7°c。第二周升温测得的熔融热值也降低了(图1)。这暗示了第一次的熔融和结晶过程使得材料的无定型区增加。
在dsc运行时拉曼光谱每间隔5秒接受一次。第一次加热/冷却循环之后,光谱中显示大量的无定型组分特征(图2)。通过差减可以第一次循环扫描前后的光谱差异。虽然存在噪音,但它与完全熔融时的光谱图非常相似。因此拉曼光谱可以直接确认来自于dsc数据的推论,那就是第一次加热/冷却循环提高了试样的无定型含量。从这些数据(图3)可以得到结晶组分的光谱和非晶组分的光谱。
dsc-raman光谱仪赋予我们精确研究高聚物的能力,可以高效再现样品在各种控温条件下的结晶行为,同时与dsc能量变化相关的结构信息也能通过拉曼光谱体现。这种途径使得两种方法的相关性精确,有助于对结晶行为更深层次的理解。