Úvod
K oddělení překrývajících se efektů se používají modulovaná měření DSC. Vzorek je vystaven nejen lineární rychlosti ohřevu, ale také sinusovým změnám teploty. Tato metoda vede k oddělení tzv. reverzní a nereverzní části tepelného toku. Vratné účinky jsou funkcí teploty a oscilují s teplotními změnami. Nezvratné procesy jsou funkcí času a počítají se jako rozdíl mezi celkovým tepelným tokem a zvratným tepelným tokem.
Modulované měření obsahuje tři parametry, které volí uživatel:
- základní rychlost ohřevu
- amplitudu (v K)
- periodu oscilací (v s)
Vhodná rychlost ohřevu a dostatečná frekvence jsou nezbytné k zajištění toho, aby separované jevy obsahovaly dostatečné množství kmitů pro lepší separaci jevů. To je nutná podmínka pro dosažení dobré separace reverzních a nereverzních procesů. Protože je pro DSC s tepelným tokem obtížné sledovat rychlé rychlosti ohřevu spolu s krátkými oscilacemi, provádějí se modulovaná měření obvykle při rychlostech ohřevu nižších nebo rovných 5 K/min.
Díky nízké tepelné hmotnosti pece je tepelně průtokový DSC 214 Polyma schopen modulovat při rychlostech ohřevu 10 K/min v kombinaci s krátkými periodami a vysokými amplitudami pro rychle dosažené a přesné výsledky.
Testovací podmínky
Vzorek polystyrenu byl připraven na pánvi Concavus® a změřen pomocí přístroje DSC 214 Polyma. Tento polymer byl zahříván na 150 °C při rychlosti 10 K/min. Jako modulační parametry byly použity oscilace s periodou 20 s a amplitudou 1 K. Bylo použito pouze small množství polymeru (2,36 mg), aby bylo zajištěno homogenní rozložení teploty ve vzorku i přes rychlé oscilace a vysokou amplitudu.
Výsledky testů
Celkový naměřený tepelný tok (který odpovídá konvenční DSC křivce) je zobrazen na obrázku 1. Endotermický krok zjištěný při 102 °C (střed) je způsoben skelným přechodem polystyrenu. Je překryt relaxačním píkem při 108 °C, který je výsledkem uvolnění mechanického napětí ve vzorku. Tyto dva efekty lze vyhodnotit pouze tehdy, jsou-li od sebe odděleny. Toho lze dosáhnout pomocí teplotní modulace.
Obrázek 2 ukazuje, že teplota je během modulovaného měření dokonale kontrolována: základní rychlost ohřevu 10 K/min i amplituda 1 K jsou bez problémů udržovány.
Rozdělení celkového tepelného toku na reverzní a nereverzní signály je znázorněno na obrázku 3. Ke skelnému přechodu dochází v reverzní části tepelného toku, zatímco ireverzibilní relaxační pík je typickým nereverzním jevem. Oba jevy lze nyní správně vyhodnotit: skelný přechod byl zjištěn při 105,1 °C (střední bod) a relaxační pík při 105,6 °C (vrcholová teplota) s entalpií 1,2 J/g.
Závěr
Díky modulaci stačí k přesnému vyhodnocení skelného přechodu polystyrenu jen několik minut. Přístroj DSC 214 Polyma kombinuje robustnost DSC s tepelným tokem a výhody rychlé, dobře řízené pece, což umožňuje provádět Teplotně modulovaná DSCTeplotně modulovaná DSC (TM-DSC) se používá k oddělení více tepelných jevů, které se vyskytují ve stejném teplotním rozsahu a překrývají se v DSC křivce.teplotně modulovaná DSC měření i při vysokých rychlostech ohřevu.