第三章 建築材料性質標準試驗項目與內容
第三節 裂解熱
化學反應通常包含能量的產生或吸收。裂解熱是材料於裂解時排 放或減少的能量，也可界定為原材料與產物間焓的差。裂解熱或對應 的焓的變化，通常是進行裂解的固態材料的能量平衡方程式的輸入參 數。裂解熱通常存在於計算固態材料內的溫度數據的模式內。測量裂 解熱最常用的實驗程序是示差掃瞄熱分析儀(DSC)。
DSC 的測試方法 ISO11357-3、ASTM E 537 與 ASTM E 793，設備 之校正方法 ASTM E967 與 ASTM E 968。
1. 適用範圍
1.1 此測試法使用示差掃描熱分析儀(DSC)，測定熔化(熔融)焓(熱) 及結晶焓(熱)。
1.2 此測試法可使用於固態、液態或漿體試體。但須注意試體的質 量及形態及其他實驗條件都會影響結果。
1.3 正常的操作溫度是室溫到至少600°C。依使用設備不同可延伸 溫度範圍。
1.4 本試驗法不會詳述所有安全考量，本試驗使用者在使用此標準
前，必須負責建立此標準的安全衛生規定並在使用前決定使用 上的管理限制。
2. 試驗方法摘要
此 測 試 法 控制 測 試環 境 ， 控制 升 降溫速 率 加 熱 (或冷 卻 )試體 通 過 熔 化 或 結 晶 溫 度 區 。 針 對 熔 化 吸 熱 過 程 ( 結 晶 放 熱 過 程 )，記 錄與熔 化(及結晶 )有 關的熱流 並對時 間積分，可得到 熔化焓的絶對值(及結晶焓)，或相關比較用值。
3.用語釋義
3.1 熔化：完全或部分結晶固體狀態轉變為液態前先變動為粘質之 過渡階段。
3.2 結晶：非晶液態轉變為完全或部分結晶固體狀態。
3.3 熔解焓：在固定壓力下熔化一個材料所須要之熱量，計量單位 kJ/kg。
3.4 結晶焓：在固定壓力下一個材料的結晶之熱釋放，計量單位 kJ/kg。
3.5 特徵溫度：以下溫度(如圖 3-30) (1)外推起始溫度 Tei
(2)溫度峰值 Tp
(3)最終溫度之推算 Tef
註：下標 m 表示熔化現象，c 表示結晶現象 圖 3-30 特徵溫度測定例
4.試驗裝置
4.1 示差掃描熱分析儀：主要功能如下
(1)能產生恆量加熱及冷卻速率在0.5℃/min至20℃/min之間；
(2)能保持測試溫度恆定變化量在±0.5℃之內最少60分鐘；
(3)能執行階段加熱或其他加熱模式；
(4)一個氣體流率在10ml/min至50ml/min，可控制到±10％；
(5)溫度訓號解析度0.1℃，雜訊在0.5℃以下；
(6)設備使用的校正和測試試體的最小質量為1mg（或特殊應用須 要使用較小量）；
(7)一個記錄裝置，能自動記錄 DSC 曲線，並積分該曲線和一個 虛擬基準線之面積，誤差小於 2％;
(8)一個試體夾具組件可裝置一個或更多試體容器夾具。
4.2 試體容器：承裝試體及參考試體，所有容器皆以相同材質與相 同質量製成，且在測試條件下對於試體與測試氣氛，不會產生 物理及化學反應。
試體容器最好以具有高導熱性的材料製成。且能裝上蓋子和密 封，使其在測試期間能承受可能產生的超壓。
4.3天平：能夠量測試體質量，精度為±0.01mg。
4.4 標準參考物質(詳表 3-11)。
4.5 氣體供應：分析級。
5.試體
測試試體可能是液體或固體狀態，如果是固體狀態，可能是粉狀、
丸狀或粒狀或切自樣品部分。測試試體應具代表性之樣本，並應小 心檢查、準備及處理。如果試體切取自樣品部分，應注意防止加熱，
聚合物調整或其它任何影響，可能改變性質。操作研磨，可能導致 加熱或調整，因此應避免可能改變樣本的熱歷程。當粒料或粉末是 涉及兩個或兩個以上應採取樣本。該取樣方法和試體製備應陳述於 測試報告。
6.試驗條件與試體條件
6.1 試驗條件：在任何測試之前，開關設備至少一小時，以使電子 的溫度達到平衡。
6.2 試體條件：依相關材料標準或彼此同意之方法。
表 3-11 轉換或熔化溫度和熔化焓各種參考材料
NIST GM757 NIST SRM2225
NIST GM757 NIST GM 757
NIST GM757 NIST GM757 NIST SRM2222
NIST GM758 NIST GM 758 NIST GM 758,GM759 NIST SRM2220,GM758
NIST SRM2221a NIST GM758,GM759 NIST GM759,GM760 NIST GM759,GM760 NIST GM759,GM760
NIST GM760 NIST GM760 1)溫度峰值
-使用之冷卻系統型式
連線之電腦系統自動獲得標稱值與記錄值比對結果。
能量校正查對應定期進行，其重複性應小於 2％。
8.試驗程序 8.1 設備設定
8.1.1 開啟設備至少30分鐘以達到平衡。
8.1.2 使用校正設備時相同之淨化氣體流率，在氣體流律改變或 氣體須再校正時。通常，使用氮氣(分析級)流率在50ml/min
±10％，使用其他惰性氣體及其流率依委測雙方之協議。
8.2 置入試體至容器內
8.2.1 選擇乾淨且適當容積之容器。
8.2.2 使用兩個相同容器，一個裝試體，另一個(空的或無)作為 參考試體。
8.2.3 連同容器蓋秤取容器重量至0.01mg。
8.2.4 置入試體至試體容器內。
8.2.5 如果須要將容器與蓋密封。
8.2.6 再秤取試體容器重量。
8.2.7 除非特殊材料須求協議外，不然使用測試的試體質量為 5mg至10mg，其重量精確至0.1mg。
8.2.8 確保容器底部是平的，良好的容器與試體夾具之間的接 觸，是獲得良好數據之關鍵。
8.2.9 不得直接以手拿取試體或容器，要使用鑷子或戴上手套。
8.3 放入容器到設備內
使用鑷子或適合的工具，將容器置入試體夾具內，確保試體與 容氣及容器與試夾具間有良好接觸，關上試體夾具組件罩子。
8.4 溫度掃描
8.4.1 開始加熱週期前5min以氮氣先行淨化。
8.4.2 執行及記錄初步的加熱週期速率在20℃/min，加熱測試腔 至一足夠高的溫度去覆蓋先前材料測試的加熱歷程，通常 大於外推最終熔化溫度(Tefm) 30℃以上。
8.4.3 保持此溫度5min。
8.4.4 執行及記錄初步的冷卻週期速率在20℃/min，大約低於外 推結晶溫度(Tefc)50℃以下。
注意 1：其他加熱或冷卻速率在委測雙方協議下也可使 用。特別是，高掃描速率導致更高記錄轉換的靈敏度。另 一方面，低的掃描速率，提供更好的解析度，以及適當的 密切重疊轉換之解析度。
注意 2：由於過冷，結晶不會發生，直到足夠的溫度梯度
A =試體峰包圍面積(㎜2) As =標準峰包圍面積(㎜2) W =試體質量(mg)
Ws =標準質量(mg)
T =試體的 y 軸靈敏度(mW/㎜) Ts =標準的 y 軸靈敏度(mW/㎜)
B =試體的 x 軸靈敏度(時間基礎)(s/㎜) Bs =標準的 x 軸靈敏度(時間基礎)(s/㎜)
圖 3-31 轉換焓之測定