Introducción
El sistema de reconocimiento de curvas y base de datos Identify DSC es una novedosa y potente herramienta de software para la identificación de muestras desconocidas y para el control de calidad. Un problema general del DSC es la dependencia de la curva DSC de la masa de la muestra y de la velocidad de calentamiento aplicada. Los valores más altos de la masa de la muestra y también de la velocidad de calentamiento tienden a desplazar los efectos calóricos como las transiciones vítreas o los picos de fusión a temperaturas más altas. El objetivo de este estudio era determinar cómo se ven afectados los resultados de la búsqueda de Identify por dichos desplazamientos de temperatura.
Ejemplo típico
La figura 1 ilustra los resultados de identificación de una muestra de PET de 17,83 mg medida a una velocidad de calentamiento de 20 K/min (segundo calentamiento tras enfriamiento a 10 K/min). La curva DSC se identificó correctamente como de PET, aunque la curva de la base de datos se midió a una velocidad de calentamiento diferente (10 K/min) en una masa de muestra de PET diferente (12,16 mg). Obviamente, los cambios en las temperaturas de transición vítrea y de pico de fusión debidos a las diferentes condiciones de medición sólo tuvieron un impacto menor en el resultado de la búsqueda: la similitud entre ambas curvas es del 96,5%, ¡una coincidencia casi perfecta!
Estudio sistemático
Se estudió sistemáticamente el impacto de las condiciones de medición de la "masa de la muestra" y la "velocidad de calentamiento" en la curva DSC y, por tanto, en el resultado de identificación para el HDPE. Cinco muestras diferentes de HDPE con masas de 1, 5, 10, 15 y 20 mg se calentaron desde temperatura ambiente hasta 200°C a una velocidad de 10 K/min durante dos ciclos de calentamiento.
La figura 2 muestra cómo los picos de fusión de las segundas curvas de calentamiento se desplazaron a temperaturas más altas y se hicieron más amplios con el aumento de la masa de la muestra, como era de esperar. Si consideramos como referencia la curva obtenida para la muestra de 10 mg, se observan altos valores de similitud entre esta curva y las curvas de 1, 5, 15 y 20 mg (véase la tabla de la figura 2). En el caso de Identify, las curvas obtenidas para las muestras de 5, 10 y 15 mg son casi idénticas, ya que su similitud es superior al 99%. Las curvas de las muestras de 1 mg y 20 mg con valores de similitud superiores al 92% probablemente también se reconocerían correctamente.
La figura 3 ilustra el impacto de diferentes velocidades de calentamiento en el pico de fusión de la misma muestra de HDPE con una masa de 5,21 mg. Al aumentar la velocidad de calentamiento de 10 K/min a 300 K/min, la temperatura del pico pasó de 130,3°C a 166,7°C, y los picos volvieron a ensancharse significativamente.
La tabla de la figura 3 muestra los valores de similitud de Identify entre la curva obtenida a 10 K/min (referencia) y todos los demás conjuntos de datos, respectivamente. La similitud entre las curvas medidas a 10 K/min y 20 K/min alcanzó el 96,3%. Los valores de similitud disminuyeron aproximadamente un 10% por cada duplicación de la velocidad de calentamiento.
Observaciones finales
- Se demostró que Identify puede emparejar de forma fiable las curvas DSC de los mismos materiales, arrojando valores de similitud elevados incluso en condiciones de medición de muestras muy variables. Cuando se utilizan parámetros de búsqueda "estándar", una diferencia de un factor de 2 en la masa de la muestra o en la velocidad de calentamiento sigue dando como resultado valores de similitud muy elevados y, por tanto, una identificación probablemente correcta de la muestra.
- Para fines de control de calidad, en los que se desea una mayor distinción entre las muestras, se pueden seleccionar parámetros de búsqueda de identificación "exigentes" en lugar de "estándar" para discernir ligeras diferencias en las curvas DSC, lo que dará lugar a large variaciones en los valores de similitud.
- Todas las curvas DSC medidas en condiciones de medición diferentes pueden añadirse a las bibliotecas de usuario de Identify y, en consecuencia, serán reconocidas en el futuro. Identify también permite agrupar las curvas DSC medidas con diferentes masas de muestra o velocidades de calentamiento en una clase (por ejemplo, la clase de material "HDPE"). Esta función también aumenta las posibilidades de identificar correctamente las muestras independientemente de las condiciones de medición.