はじめに
PETとPCからなるブレンドは、それぞれのホモポリマーを単独で使用した場合よりも、著しく優れた機械的特性と加工性を示す。PET/PCブレンド中の各ポリマーの比率を知ることは、製品の特性に影響するため非常に重要である。この研究では、変調示差走査熱量計を用いて、3種類のPET/PCブレンド中の各ポリマー量を評価した。
DSC測定（従来型）
実験
試験した試料は、ポリカーボネート（PC）とポリエチレンテレフタレート（PET）を異なる比率でブレンドした3種類である。これらには添加物やその他の成分は一切含まれていない。これらは全く同じ方法で製造され、測定前は同じ条件で保管された。以下では、3つの試料をPET/PC1、PET/PC2、PET/PC3と呼ぶ。測定条件を表1にまとめた。
表1：従来のDSC測定の実験条件
| 装置 | DSC 204 F1 Phoenix®(NETZSCH-Gerätebau GmbH) | |
|---|---|---|
| 雰囲気 | 窒素（流量：40 ml/min） | |
| 試料質量 | 11～12mgの間 | |
| 容器 | 冷間溶接アルミるつぼ、貫通蓋付き | |
| 温度プログラム | 0°C ... 280°C 加熱速度10 K/分 ↓ 280°C ... 0°C 加熱速度20 K/分 0°C ... 280°C 加熱速度10 K/分 | |
結果と考察
図1、図2、図3は、2回の加熱におけるPET/PC1、PET/PC2、PET/PC3の変換エネルギーを示している。1回目の加熱は緑色、2回目は赤色で示した。
1回目の加熱のDSC曲線は、測定前のポリマーの履歴を示しています：これは、調製、冷却、保存条件などを反映している。これとは対照的に、2回目の加熱はポリマーのIdentify 。最初の加熱でポリマーが溶融すると、その履歴が「消去」される。規定された条件下で制御された冷却の後、2回目の加熱により、試料の同一性に関する情報が得られます。
すべての試料の両加熱サイクルにおいて、PETの一般的な吸熱（ガラス転移）ステップが70℃～85℃の間に検出され、200℃～270℃の間に融解ピークが検出されました。すべての試料において、PETのΔ比熱容量（cp）熱容量は材料固有の物理量であり、試験片に供給される熱量をその結果生じる温度上昇で割ることによって決定される。比熱容量は、試料の単位質量に関連している。cpステップは、1回目の加熱よりも2回目の加熱の方が小さく、これは冷却中の非晶質相の形成量が少ないことを示している。1回目の加熱でのみ検出された120.6℃（ピーク温度）のPETの結晶化後のピークが、これを裏付けている：この効果は、非晶質構造が再編成されて結晶子が形成されることによるもので、低結晶性PETでのみ検出される。ポリカーボネートのガラス転移は約140～145℃で検出される。最初の加熱では、PETの結晶化後のピークと重なります。
このため、従来のDSCではポリカーボネートのガラス転移を正確に評価することができない。
上記で説明したように、2回目の加熱は一般的にポリマー物質Identify 。しかし、ポリマー比は、ガラス転移に固有のΔ比熱容量（cp）熱容量は材料固有の物理量であり、試験片に供給される熱量をその結果生じる温度上昇で割ることによって決定される。比熱容量は、試料の単位質量に関連している。cpを評価することによって算出される。3つのケースのPETのΔ比熱容量（cp）熱容量は材料固有の物理量であり、試験片に供給される熱量をその結果生じる温度上昇で割ることによって決定される。比熱容量は、試料の単位質量に関連している。cpステップは、2回目の加熱よりも1回目の加熱の方が高いため、1回目の加熱を用いて評価する方がより正確である。さらに、納品された試料は同じ熱履歴を持ち、DSC測定のために全く同じ方法で調製された。これらの理由から、ブレンド中の各ポリマー量の評価には1回目の加熱を用いました。
温度変調型DSC測定
温度変調型DSC測定では、温度信号はもはや線形ではなく、正弦波となる：定義された振幅と周期の振動加熱速度が、基礎となる加熱速度に適用されます。その結果、DSC信号は2つの部分に分離される。すなわち、温度とともに振動するプロセス、例えば熱容量の変化に関する情報を与える、いわゆる反転信号である振動部分と、時間に依存するプロセス、例えば蒸発や結晶化に関連する非反転熱流である（表2も参照）。
ここでは、PETの結晶化ピークとPCのガラス転移を分離するために、温度変調試験を実施します。これにより、ガラス転移を正確に評価することができる。
実験
表3に変調試験の条件をまとめた。
結果と考察
図4～6に、3種類のPET/PCブレンドの変調測定の結果を示します。予想通り、両ポリマーのガラス転移は反転信号で確認でき、PETの結晶化後は非反転信号で確認できます。さらに、各ガラス転移後の吸熱（吸熱性）は、試料の緩和効果によるものであるが、これも非反転信号でのみ確認できる。
試料のガラス転移中のΔ比熱容量（cp）熱容量は材料固有の物理量であり、試験片に供給される熱量をその結果生じる温度上昇で割ることによって決定される。比熱容量は、試料の単位質量に関連している。cpを、反転部分において高い精度で評価することが可能であった。
図7にすべての試料の反転シグナルを示す。
表2：一般的な測定効果の反転信号と非反転信号への配分
| 反転信号 | 非反転シグナル（時間依存プロセス） | |
|---|---|---|
| ガラス転移 | 緩和 | |
| 固体-固体相転移 | 結晶化、ポスト結晶化 | |
蒸発 | ||
硬化 | ||
表3：変調DSC測定の実験条件
| 装置 | DSC 204 F1 Phoenix®(NETZSCH-Gerätebau GmbH) | |
|---|---|---|
| 雰囲気 | 窒素（流量：40 ml/min） | |
| 試料質量 | 11～12mgの間 | |
| 容器 | 貫通蓋付きアルミニウム容器 | |
| 温度プログラム | 20°C - 280°C 加熱速度 1.5K/分 振幅：0.5 K 周期120 s | |
このように3種類のブレンドについてΔ比熱容量（cp）熱容量は材料固有の物理量であり、試験片に供給される熱量をその結果生じる温度上昇で割ることによって決定される。比熱容量は、試料の単位質量に関連している。cpを正確に評価することで、各試料中のPETとPCの量は、以下の式を用いて求めることができる：
ここで、PET1、PET2、PET3は試料1、2、3中のPET含有量であり、PC1、PC2、PC3は試料1、2、3中のPC含有量である。もちろん、これらの計算は、試料に他の成分（フィラー、カラーバッチなど）が含まれておらず、3つのブレンドの熱履歴が同一である場合にのみ、正確に行うことができます。
そして、次のような計算が可能である：
結論
を用いて3種類のPET/PCブレンドを測定した。 DSC 204 F1 Phoenix®.標準的なDSC測定（変調なし）では、ポリカーボネートのΔ比熱容量（cp）熱容量は材料固有の物理量であり、試験片に供給される熱量をその結果生じる温度上昇で割ることによって決定される。比熱容量は、試料の単位質量に関連している。cpステップがPETの結晶化後のピークと重なるため、正確な評価ができません。
この2つの影響を分離するために、温度変調型DSCを採用して追加測定を行いました。Δ比熱容量（cp）熱容量は材料固有の物理量であり、試験片に供給される熱量をその結果生じる温度上昇で割ることによって決定される。比熱容量は、試料の単位質量に関連している。cpステップにより、各試料中のPETとPCの含有量を正確に測定することができる。