Συμβουλές & κόλπα
Επιρροές των ρυθμών θέρμανσης και ψύξης στο αποτέλεσμα της μέτρησης DSC
Οι καθορισμένοι ρυθμοί θέρμανσης και ψύξης είναι σημαντικές παράμετροι για τις μετρήσεις DSC.
Τα διεθνή πρότυπα συνιστούν ρυθμό θέρμανσης 10 K/min ή 20 K/min (ISO 11357, DIN 53765, ASTM E 793, ASTM E 794) όταν επιδιώκεται θερμοδυναμική ισορροπία. Αντίθετα, ο στόχος του ελέγχου και της διασφάλισης ποιότητας στην επεξεργασία πολυμερών είναι η ταχύτερη λήψη ουσιαστικών αποτελεσμάτων μέτρησης με υψηλότερους ρυθμούς θέρμανσης (π.χ. 40 K/min). Ο πρωταρχικός στόχος είναι η σύγκριση μιας τρέχουσας μέτρησης σε ένα απορριφθέν δείγμα τεμαχίου με ένα δείγμα αναφοράς. Ο χειριστής εκτελεί ευλαβικά τη μέτρηση της θερμοκρασίας calibraσε υψηλότερους ρυθμούς θέρμανσης και καταγράφει μια μετατόπιση της θερμοκρασίας της κορυφής τήξης σε υψηλότερες τιμές, αλλά στη συνέχεια συχνά εκπλήσσεται που η μέτρηση DSC στο πραγματικό δείγμα πολυμερούς δεν δίνει το επιθυμητό αποτέλεσμα. Ο υψηλός ρυθμός θέρμανσης προκαλεί μετατόπιση των θερμικών φαινομένων- μεμονωμένες κορυφές ή φάσεις τήξης δεν μπορούν πλέον να διαχωριστούν αξιόπιστα.
Στο σχήμα 1, ο σχετικά υψηλός ρυθμός θέρμανσης 40 K/min για το ημικρυσταλλικό τερεφθαλικό πολυβουτυλένιο (PBT) δεν εμφανίζει πλέον την τυπική φάση τήξης βήτα που παρατηρείται στους κρυσταλλίτες smaller, αλλά μόνο την κύρια κορυφή τήξης (εδώ στους 228°C). Εάν επιχειρείται η ταυτοποίηση του υλικού, εδώ θα μπορούσε να υποτεθεί εσφαλμένα ότι το εν λόγω υλικό είναι το πολυαμίδιο 6 (PA 6). Ο χαμηλότερος ρυθμός θέρμανσης των 10 K/min δείχνει ήδη τη βήτα φάση σαφώς διαχωρισμένη από την κύρια κορυφή στους 217°C. Αυτό είναι τυπικό για το PBT και δεν συμβαίνει για το PA6.
Η ελεγχόμενη ψύξη από το τήγμα που πραγματοποιείται με ενδοψύκτη ή υγρό άζωτο δίνει τη συμπεριφορά κρυστάλλωσης του PBT (σχήμα 2). Καθώς αυξάνεται ο ρυθμός ψύξης, τόσο η αρχή της στερεοποίησης (προεκτιμώμενη θερμοκρασία έναρξης) όσο και η θερμοκρασία κρυστάλλωσης μετατοπίζονται σε χαμηλότερες τιμές (σχήμα 3). Καθώς αυξάνεται ο ρυθμός ψύξης, η κορυφή κρυστάλλωσης όχι μόνο αποκτά larger αλλά επεκτείνεται και σε ευρύτερο εύρος θερμοκρασιών. Αν και στη χύτευση με έγχυση χρησιμοποιούνται σημαντικά υψηλότεροι ρυθμοί ψύξης, η DSC παρέχει σημαντικές πληροφορίες σχετικά με το πότε ή σε ποια θερμοκρασία το τεμάχιο μπορεί να αποχυθεί από το εργαλείο με ασφάλεια και χωρίς κίνδυνο παραμόρφωσης.
