Въведение
За разделяне на припокриващите се ефекти се използват модулирани DSC измервания. Пробата се подлага не само на линейно нагряване, но и на синусоидални температурни промени. Този метод води до разделяне на така наречените реверсивни и нереверсивни части на топлинния поток. Реверсивните ефекти са функция на температурата и се колебаят с температурните вариации. Нереверсиращите процеси са функция на времето и се изчисляват като разлика между общия топлинен поток и реверсиращия топлинен поток.
Модулираното измерване съдържа три параметъра, които се избират от потребителя:
- Основната скорост на нагряване (в K/min)
- Амплитуда (в K)
- Период на трептене (в s)
Подходящата скорост на нагряване и достатъчната честота са необходими, за да се гарантира, че ефектите, които трябва да бъдат разделени, съдържат достатъчно колебания за по-добро разделяне на ефектите. Това е необходимо условие за постигане на добро разделяне на реверсивни и нереверсивни процеси. Тъй като за DSC с топлинен поток е трудно да следва бързи скорости на нагряване заедно с кратки осцилации, модулираните измервания обикновено се извършват при скорости на нагряване, по-малки или равни на 5 K/min.
Температурна модулация с високи скорости на нагряване
Благодарение на малката топлинна маса на пещта P-Module, топлинният поток DSC 300 Caliris® може да се модулира със скорост на нагряване от 10 K/min в комбинация с кратки периоди и високи амплитуди, за да се постигнат бързи и точни резултати.
По-долу е извършено термомодулирано DSC измерване върху проба от полистирен. В таблица 1 са обобщени условията на изпитването.
Таблица 1: Условия за измерване
| Устройство | DSC 300 Caliris® с P-модул |
|---|---|
| Тигел | Concavus® (алуминиев, затворен с пробит капак) |
| Маса на пробата | 5.25 mg |
| Температурен диапазон | -20°C до 150°C |
| Скорост на нагряване | 10 K/min |
| Период | 20 s |
| Амплитуда | 1 K |
Резултати от измерването
Общият измерен топлинен поток (който съответства на конвенционалната DSC крива) е показан на фигура 1. Ендотермичната стъпка, открита при 84,5 °C (средната точка), се дължи на стъкловидния преход на полистирена. Тя се припокрива с пик на релаксация при 89,7 °C, който е резултат от освобождаването на механичното напрежение в пробата. Двата ефекта могат да бъдат оценени само ако са разделени. Това може да се постигне с помощта на температурна модулация.
Фигура 2 показва, че температурата се контролира перфектно по време на модулираното измерване: Основната скорост на нагряване от 10 K/min и амплитудата от 1 K се поддържат без никакви затруднения.
Разделянето на общия топлинен поток на реверсивни и нереверсивни сигнали е показано на фигура 3. Преходът към стъкло настъпва в реверсиращата част на топлинния поток, докато пикът на необратимата релаксация е типичен нереверсиращ ефект. Сега и двата ефекта могат да бъдат правилно оценени: Преходът към стъкло е открит при 89,1 °C (средна точка), а пикът на релаксация - при 88,6 °C (максимална температура) с енталпия от 2,3 J/g.
Заключение
Благодарение на модулацията при по-високи скорости на нагряване от обичайните, стъкловидният преход на полистирена може да бъде оценен бързо и точно. DSC 300 Caliris® с P-модул съчетава надеждността на DSC с топлинен поток и предимствата на бързата, добре контролирана пещ, като дори позволява измервания на DSC с температурна модулация при високи скорости на нагряване.