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 т.нар. реверсивна и нереверсивна част на топлинния поток. Реверсивните ефекти са функция на температурата и се колебаят с температурните промени. 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:
- основна скорост на нагряване
- 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.
Благодарение на малката топлинна маса на пещта, термопоточният DSC 214 Polyma може да модулира при скорости на нагряване от 10 K/min в комбинация с кратки периоди и високи амплитуди за бързо постигане на резултати, които са едновременно точни.
Условия за изпитване
Проба от полистирен се приготвя в паничка Concavus® и се измерва с DSC 214 Polyma. Този полимер е нагрят до 150°C при скорост 10 K/min. Като параметри на модулацията бяха използвани трептения с период 20 s и амплитуда 1 K. Използвано е само small количество от полимера (2,36 mg), за да се осигури хомогенно разпределение на температурата в пробата въпреки бързите колебания и високата амплитуда.
Резултати от тестовете
Общият измерен топлинен поток (който съответства на конвенционалната DSC крива) е показан на фигура 1. Ендотермичната стъпка, открита при 102°C (средната точка), се дължи на стъкловидния преход на полистирена. Тя се припокрива с пик на релаксация при 108°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, както 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 необратим ефект. И двата ефекта вече могат да бъдат правилно оценени: стъкловидният преход е открит при 105,1 °C (средна точка), а пикът на релаксация - при 105,6 °C (пикова температура) с енталпия 1,2 J/g.
Заключение
Благодарение на модулацията са необходими само няколко минути за точна оценка на стъкловидния преход на полистирена. DSC 214 Polyma съчетава надеждността на DSC с топлинен поток и предимствата на бърза, добре контролирана пещ, като позволява дори температурно модулирани DSC измервания при високи скорости на нагряване.