Introducción
Las mediciones DSC moduladas se utilizan para separar los efectos superpuestos. La muestra se somete no sólo a una velocidad de calentamiento lineal, sino también a variaciones de temperatura sinusoidales. Este método permite separar las denominadas partes reversibles y no reversibles del flujo de calor. Los efectos de inversión son una función de la temperatura y oscilan con las variaciones de temperatura. Los procesos no reversibles son una función del tiempo y se calculan como la diferencia entre el flujo de calor total y el flujo de calor reversible.
Una medición modulada contiene tres parámetros a elegir por el usuario:
- La velocidad de calentamiento subyacente (en K/min)
- La amplitud (en K)
- El periodo de oscilación (en s)
Una velocidad de calentamiento adecuada y una frecuencia suficiente son necesarias para garantizar que los efectos a separar contienen suficientes oscilaciones para una mejor separación de los efectos. Esta es una condición necesaria para lograr una buena separación de los procesos de inversión y no inversión. Dado que es difícil para un DSC de flujo térmico seguir velocidades de calentamiento rápidas junto con oscilaciones cortas, las mediciones moduladas se realizan normalmente a velocidades de calentamiento inferiores o iguales a 5 K/min.
Modulación de la temperatura con altas velocidades de calentamiento
Gracias a la baja masa térmica del horno P-Module, el flujo de calor DSC 300 Caliris® puede modularse a velocidades de calentamiento de 10 K/min en combinación con periodos cortos y amplitudes elevadas para obtener resultados rápidos y precisos.
A continuación, se realiza una medición DSC de temperatura modulada en una muestra de poliestireno. En la Tabla 1 se resumen las condiciones del ensayo.
Cuadro 1: Condiciones de medición
| Dispositivo | DSC 300 Caliris® con módulo P |
|---|---|
| Crisol | Concavus® (aluminio, cerrado con tapa perforada) |
| Masa de la muestra | 5.25 mg |
| Rango de temperatura | -20°C ro 150°C |
| Velocidad de calentamiento | 10 K/min |
| Periodo | 20 s |
| Amplitud | 1 K |
Resultados de las mediciones
En la figura 1 se muestra el flujo de calor total medido (que se ajusta a una curva DSC convencional). El paso EndotérmicoUna transición de muestra o una reacción es endotérmica si se necesita calor para la conversión.endotérmico detectado a 84,5°C (punto medio) se debe a la transición vítrea del poliestireno. Se solapa con un pico de RelajaciónCuando se aplica una tensión constante a un compuesto de caucho, la fuerza necesaria para mantener esa tensión no es constante, sino que disminuye con el tiempo; este comportamiento se conoce como relajación de tensiones. El proceso responsable de la relajación de tensiones puede ser físico o químico y, en condiciones normales, ambos ocurrirán al mismo tiempo. relajación a 89,7°C resultante de la liberación de tensiones mecánicas dentro de la muestra. Ambos efectos sólo pueden evaluarse si se separan. Esto puede conseguirse mediante la modulación de la temperatura.
La figura 2 muestra que la temperatura está perfectamente controlada durante la medición modulada: La velocidad de calentamiento subyacente de 10 K/min y la amplitud de 1 K se mantienen sin ninguna dificultad.
En la figura 3 se muestra la separación del flujo de calor total en señales reversibles y no reversibles. La transición vítrea se produce en la parte reversible del flujo de calor, mientras que el pico de RelajaciónCuando se aplica una tensión constante a un compuesto de caucho, la fuerza necesaria para mantener esa tensión no es constante, sino que disminuye con el tiempo; este comportamiento se conoce como relajación de tensiones. El proceso responsable de la relajación de tensiones puede ser físico o químico y, en condiciones normales, ambos ocurrirán al mismo tiempo. relajación irreversible es un efecto no reversible típico. Ambos efectos pueden evaluarse correctamente: La transición vítrea se detectó a 89,1°C (punto medio) y el pico de RelajaciónCuando se aplica una tensión constante a un compuesto de caucho, la fuerza necesaria para mantener esa tensión no es constante, sino que disminuye con el tiempo; este comportamiento se conoce como relajación de tensiones. El proceso responsable de la relajación de tensiones puede ser físico o químico y, en condiciones normales, ambos ocurrirán al mismo tiempo. relajación a 88,6°C (temperatura de pico) con una entalpía de 2,3 J/g.
Conclusión
Gracias a la modulación a velocidades de calentamiento superiores a las habituales, la transición vítrea del poliestireno puede evaluarse de forma rápida y precisa. El DSC 300 Caliris® con módulo P combina la robustez de un DSC de flujo térmico y las ventajas de un horno rápido y bien controlado, permitiendo incluso mediciones DSC de temperatura modulada a altas velocidades de calentamiento.