另外，在近几年开发应用中，为进一步获得涂层交联结构稳定性的间接信息，引入了涂层玻璃化转变温度（简称，ΔTg）概念。

涂层玻璃化转变温度成为高分子树脂一个重要特征参数，材料的许多特性都在玻璃化转变温度附近发生急剧地变化，涂层玻璃化转变温度是影响涂层内应力和粘接力的重要结构因素。

涂层玻璃化转变温度，即涂层在差示扫描量热分析扫描图谱上两个玻璃化转变温度之间差值，计算式如下：

ΔTg = Tg2 - Tg1

3.2 熔点和软化点表征测定

粉末涂料用树脂从固化类型分热塑性树脂和热固性树脂两类，从树脂结晶度角度考虑，分晶体和非晶体两类。

通常来讲，只有晶体才有熔点，而非晶体有软化点，但两者之间并没有很严格的区别。

熔点指物质达到一定温度时，一段时间内保持熔点温度不变，直至该晶体完全熔化再继续升温。

熔点是物质从固态到液态相转变的温度，是差示扫描量热分析最常测定的物性数据之一。一般来说，结晶树脂有熔点或熔程，聚合物的晶格、大小等都会影响熔点。

在粉末涂料中，多数树脂都是非结晶物质，达到一定温度时，不断加热，不断熔化，没有明确的熔点，只有一个熔融温度范围，称为软化点，用来表征树脂的熔软温度，软化点是一个温度范围。

对非晶态树脂，软化点接近玻璃化转变温度，当晶态树脂分子量足够大时，软化点接近熔点，但有时软化点与两者相差很大。

从粉末涂料应用角度分析，熔点对树脂用处不大，软化点对某一类树脂来说更有用，有很强的实用性意义。

软化点是非结晶聚合物从高弹态向粘流态转变的温度，是树脂相对分质量和玻璃化转变温度的综合体现，是粉末涂料用树脂一个重要性能技术指标。

在设计树脂结构时选择合适软化点可以提高粉末涂料固化时的流平性，减小成膜后涂层橘皮现象，而且有利于低温固化，节约能源。

国内软化点测定主要采用以下方法：马丁耐热温度、 热变形温度、 维卡软化点，其中维卡软化点测定方法是行业内普遍认可且采用的一种快速而又实用的方法。对结晶树脂一般采用差示扫描量热分析技术测定熔点或熔程。

3.3 结晶度表征测定

对于结晶树脂，采用差示扫描量热分析技术测定结晶熔融时，得到的熔融峰曲线和基线所包围面积，可直接换算成热量，此热量是树脂中结晶部分熔融热△H。

树脂熔融热与其结晶度成正比，结晶度越高，熔融热越大。这里必须指出，测定过程中影响差示扫描量热分析曲线的因素。

除树脂组成和结构外，还有晶格缺陷、不同分子结晶共存、混晶共存、再结晶、过热、热分解、氧化、吸湿以及热处理、力学作用等，为了得到正确结果，在检测过程中应给予分析。

应用差示扫描量热技术可以有效表征高分子结晶度变化，两种不同结晶度同类高分子聚合物的差示扫描量热分析曲线图上，可以明显看到熔融点基本一样，但吸热峰不同，峰面积相差很大。

图2给出热塑性氟碳粉末树脂差示扫描量热分析曲线图，从图中可以看出热塑性氟碳粉末树脂结晶焓值为12.196J/g，峰顶熔点温度为222℃。

3.4 差示扫描量热分析技术在粉末涂料固化行为方面的应用研究

经验表明，用差示扫描量热分析技术考察热固性粉末涂料固化过程，进行固化行为研究，确定最佳固化条件是非常有效的，技术发展很快。

差示扫描量热法由于样品用量小，测量精度较高，适用于各种固化体系，在行业内应用普遍。

3.4.1 固化反应温度和反应热测定

热固性粉末涂料在熔融流平、交联固化成膜过程中，体系发生物理化学变化，并伴随着相应热效应，测出固化过程热效应就可以了解固化过程。

因此，用差示扫描量热分析技术测出固化过程中的热效应，可以为选择合适粉末涂料制备工艺、固化温度提供参考。

采用差示扫描量热分析法测定热固性粉末涂料固化反应温度和反应热原理：

在可控温程序下，连续测量和记录输人到涂料试样和参比物之间的能量差随温度变化的函数关系；

即差示扫描量热分析曲线，根据曲线上转折点温度可确定试样反应温度，根据曲线峰面积可确定试样反应热。图3给出一种丙烯酸粉末涂料固化过程差示扫描量热分析曲线图。

从图3可以看出，该丙烯酸粉末涂料固化主要经历以下几个过程：

a区为树脂玻璃化转变过程；

b区为树脂和固化剂熔融过程，峰顶位置1的温度为120℃；

C区为粉末涂料固化过程，从图中可以看出有一个放热峰，温度范围140℃～180℃，峰底位置2的温度是160℃；

d区为交联固化物分解过程，树脂和固化剂完全反应后，继续升温，交联固化物发生降解，峰顶位置3的温度是280℃。

从上述分析看出，该丙烯酸粉末涂料在110～120℃流平最好，适合粉末涂料加工；

在140～180℃时发生固化反应，160℃时固化最快；温度大于250℃时固化物发生降解，280℃时降解最快。这些数据表明该粉末涂料最佳固化温度为160℃。

3.4.2 恒温固化时间测定

以图3选用丙烯酸粉末涂料为例，取制备好的粉末涂料用差示扫描量热仪进行固化，测试温度先迅速升至160℃，然后在160℃下恒温测试40min，得到热流率随固化时间变化曲线，如图4。

从图4分析得知：在温度迅速升至160℃后，热流率最大，涂料固化速度最大。随着时间延长，热流率逐渐减少，涂料固化速率也相应减少。

这是因为随着时间延长，涂料的固化度在升高，未固化基团在减少，单位时间参与固化基团的数量也在减少，在固化30min之后基本固化完全。

因此在实际生产应用中，可以采用固化30min作为固化时间。

3.4.3 固化剂用量选择和粉末涂料固化度测定

在粉末涂料技术开发、生产、施工和应用中，要使涂膜物理机械性能达到最佳，就要使涂膜具备良好的立体网状结构，而只有树脂与固化剂配比合适，才能进行足够交联反应，所以固化剂的用量非常重要。

固化剂用量如果超过理想用量，则固化反应过快，导致涂膜流平性不好，而且会引起涂膜厚度不均匀。

固化剂用量不足，会导致涂料交联不充分，涂膜交联密度小，相应也会造成涂膜柔韧性和冲击性能下降。

粉末涂料用树脂中固化官能团含量在测定过程中一般都会存在误差，涂膜固化工艺等对固化反应过程也有一定影响。

因此，我们通过理论计算得到的固化剂配比并不是实际生产应用中的最佳配比。

如何在实际生产应用中合理确定固化剂配比就显得非常重要，为有效解决这一问题，近年来，在粉末涂料技术开发过程中，引入了“固化度”的概念。

固化度（或叫转化率），是热固性粉末涂料一个很重要的参数，用差示扫描量热分析技术可以很方便地进行测定。

因为固化反应（或硫化反应）一般都是放热反应，放热多少与树脂官能团类型、参加反应官能团数量、固化剂种类及其用量等有关。

但对于一个配方确定的树脂体系，固化反应热是一定的。在固化反应发生过程中，随着固化度（交联度）的增加；

玻璃化转变温度上升，交联后高分子分子量增加，固化度高的粉末涂料，固化反应热小，完全固化时，观察不到固化热。

差示扫描量热分析是评估固化度的有力工具，根据实际测定结果，可以通过反应热数值合理确定固化剂用量。图5给出一种环氧粉末涂料随着固化度提高固化热逐渐减小DSC曲线图。

4 影响差示扫描量热分析结果的主要因素

差示扫描量热分析操作简单，但在实际工作中往往发现同一试样在不同仪器上测量，或不同的人在同一仪器上测量，所得到的差热曲线结果有差异。

峰的最高温度、形状、面积和峰值大小都会发生一定变化，主要原因是因为热量与许多因素有关，传热情况比较复杂造成的。

虽然影响因素很多，但只要严格控制某种条件，仍可获得较好重现性。检测过程中主要影响因素表现在以下几个方面。

4.1 样品量

样品量大小对测量结果有影响，从试验精密度考虑， 应取较大的样品量。样品量的选择还应考虑试样反应热大小， 对反应热较大的试样， 应取较小样品量。一般根据试样情况取3mg～10mg左右较为合适。

4.2 升温速率

升温速率不仅影响峰温位置，而且影响峰面积大小，一般来说，在较快升温速率下峰面积变大，峰变尖锐；

但是快升温速率使试样分解偏离平衡条件的程度也大，因而易使基线漂移，更主要的可能导致相邻两个峰重叠，分辨力下降。

较慢的升温速率，基线漂移小，使体系接近平衡条件，得到宽而浅的峰，也能使相邻两峰更好地分离，因而分辨力高，但测定时间长，需要仪器的灵敏度高。一般情况下选择8度·min-1～12度·min-1为宜。

在选择升温速率时，一是要考虑相关检测材料的国家或行业标准，在没有相关标准参照下，要通过试验不同升温速率，选择在该升温速率下差示扫描量热分析曲线较好，且便于数据处理的升温速率作为基准。

4.3 气氛

一般使用惰性气体，如氮气、氩气、氦气等，就不会产生氧化反应峰，同时又可以减少试样挥发物对监测器的腐蚀。气流流速必须恒定（如10ml/min），否则会引起基线波动。

4.4 试样预处理

样品颗粒度应在100目～200目左右，颗粒小可以改善导热条件，但太细可能会破坏样品结晶度。

对易分解产生气体的样品，颗粒应大一些。参比物的颗粒、装填情况及紧密程度应与试样一致，以减少基线漂移。

4.5 避免树脂产生分解

在粉末涂料差示扫描量热分析曲线图上，继软化和固化之后，接下来会开始产生分解，这时要立即停止实验，若是分解物污染DSCCEll时，请立即做妥善处理。

如测定未知样品之前，建议先用TGA测样品分解温度，以免直接用DSC时在CELL内直接裂解造成炉内污染。

5 结论

多年的实际开发应用经验表明，差示扫描量热分析技术作为一种新的热分析技术，在粉末涂料用丙烯酸、聚酯、环氧及氟树脂等合成树脂的热分析及涂料固化行为研究中起到很关键的作用。

通过利用差示扫描量热法等热分析技术，使科研人员在研究开发中建立起树脂涂料微观与宏观之间的本质联系，进一步了解掌握合成树脂及制备涂料的微观本质，为今后在实际生产应用中更加合理、有效的使用各种合成树脂涂料，提供基础热分析数据支撑，指明下一步研究开发方向。