热分析-DSC 热分析应用-将想像的世界 可视化

以一般的热分析仪器来说，我们只能从例如DSC、TG、DMA等等讯号图谱，来判断「材料是否正在发生这种现象？」「出现这样的讯号代表的意义是？」。但在Hitachi Real View system中，实现了热分析设备可以即时观察测量中的样品状态，将想像的世界”可视化”。

RV-DSC 发泡聚苯乙烯的量测实例

发泡聚苯乙烯（俗称保丽龙，泡沫塑料）常被用于建筑材料，具吸音、隔音、隔热等效果，近来被大举使用于中空楼板，此类型材料在恒温的尺寸稳定性尤其重要，利用RV-DSC的功能，不仅得到材料吸放热的资讯，更可以观察到尺寸随着温度的变化。
 

通常，聚苯乙烯在100 °C会发生玻璃转移现象，上图为100 °C持温3小时的DSC及Real View影像纪录。由DSC图谱，我们可以观察到DSC讯号有些微波动，但并没有明显的变化。右图为Real View影像纪录放大，可以明显观察到样品渐渐收缩，因此综合两个讯号，我们可以得知DSC讯号所得到的波动，是由于样品变形的过程，造成样品与容器接触状态发生变化，所造成的讯号。

RV-TG/DTA Sn-Pb焊锡的量测实例

通常焊锡当中的助焊剂，其主要功能为降低焊锡的熔融温度，在较低温度转变为液体，覆盖焊锡的表面，促进焊锡的湿润性，并具有防止氧化的功能。除了透过TG及DTA讯号判断焊锡添加助焊剂的差异，我们更可藉由Real View影像观察外观差异。

由上图可知，含有助焊剂的焊锡，在DTA讯号上可以观察到焊锡发生熔融反应的吸热峰（约180 °C），而在TG讯号线上则可以看到助焊剂因为热裂解而减少质量（约150 °C~500 °C）。
 

在Real View 的讯号当中可以看到，含有助焊剂的焊锡，在较低温时有褐色液体流出，而因为流动的助焊剂增加了焊锡的湿润性，因此可以透过Real View 图像确认焊锡在高温转变为水滴状态。而继续升高温度，助焊剂颜色转黑，开始发生裂解。

结晶性高分子对苯二甲酸乙二醇脂（PET），由于其具有尺寸稳定性、透明性、耐热性等各方面特性的优秀性质，因此广泛应用在饮料容器等包装材料、薄膜基材、纤维等等。而DMA能够得到材料随温度及频率变化下材料模数的变化，对于材料微小变化如相转变、玻璃转移、结晶性等特性测量非常灵敏。由于一般的DMA的测量是关闭加热炉进行，因此看到模数的变化，并没有办法知道是因为尺寸、颜色、抑或是形状变化所造成。
 

由测试结果可以得到，结晶性的PET随着温度上升，先出现玻璃转移温度，接着在更高的温度发生熔融反应，而非结晶性的PET，玻璃转移温度过后，会有冷结晶现象发生，提升了材料的储存模数（E'），由影像可知，由于PET结晶后分子规律性的排列，阻碍了光线的穿透，因此变为白色。

Hitachi 热分析设备搭配即时影像观测系统，透过炉体特殊设计的透明观景窗，以及 CCD Camera 的影像纪录，将一般热分析设备只能想像样品发生的变化“可视化”。