
圖1. Perkinelmer 的Hyper DSC方法得出的PVP/乳糖樣品的可逆熱流曲線。
Hyper DSC是最新的DSC分析技術之一,它充分利用掃描速率對靈敏度的直接關系的原理,要求DSC儀器具備極其快速的響應時間和非常高的分辨率。與大多數熱流式的DSC不同,Hyper DSC采用兩個質量超輕的爐體,具有極低的熱慣性和快速的響應時間,線性升降溫甚至可以高達750℃/min。
聚合物中的微弱玻璃化轉變測定
聚乙烯吡咯烷酮是一種無定形材料,是應用最為廣泛的藥物片劑粘合劑。它具有吸濕性,吸收水分后玻璃化轉變溫度變低。實際成型時常與稀釋劑(如乳糖)混合,PVP 的含量在5%w/w或更少。在實際加工中,Tg的信息尤為重要,它會對材料的生理穩定性產生重要影響。為測試混合物中PVP的玻璃化轉變溫度,制備了PVP含量在5%~50%的PVP與乳糖的混合物。

圖2. Perkinelmer 的Hyper DSC方法得出70ug聚異丁烯樣品的Tg。
使用常規DSC掃描方式,對于含量在30%的樣品是檢測不到的。如圖1所示,以200℃/min升溫的Hyper DSC技術,其高靈敏度足以檢測到PVP含量在5%的樣品,并且信號非常明顯,這表明甚至能檢測更低PVP含量的樣品。
質量極少樣品的分析
測定聚異丁烯的玻璃化轉變溫度,使用僅僅70ug的樣品,這在熱流式DSC上是不可檢測的,而使用功率補償的雙爐體DSC 8500,增加掃描速率,進而大大提高儀器的靈敏度,可得到非常明顯的結果。如圖2所示,HyperDSC可對極少樣品量或者混合物中極少比例的樣品得到非常好的分析結果。

圖3. 聚酰胺樣品的升溫熱流曲線,掃描速率10℃/min。
使用 HyperDSC 對動力學事件分離
聚酰胺是一種半結晶物質,具有吸水性,常規DSC掃描方式測量玻璃化轉變溫度經常被水加熱過程中的蒸發所掩蓋(圖3所示)。為了得到真實的Tg點,可采取以下方式:1、加熱烘干樣品,但這樣會改變樣品性能;2、將樣品放置于密封盤中以抑制水的蒸發;3、使用調制DSC方式,但這樣會大大增加實驗時間;4、使用Hyper DSC技術掃描,增加靈敏度,節約時間。

圖4. 聚酰胺樣品的升溫熱流曲線,掃描速率400℃/min。
圖4是將5.6mg樣品以400℃/min進行Hyper DSC掃描,可將水分揮發與樣品的玻璃化轉變分離。這是因為水分揮發與時間有關,隨掃描速率的增加,會向高溫區移動。而玻璃化轉變是熱力學性質,不隨掃描速率改變。