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 la denominada parte inversa y no inversa 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
- 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.
Gracias a la baja masa térmica del horno, el DSC de flujo térmico 214 Polyma es capaz de modular a velocidades de calentamiento de 10 K/min en combinación con periodos cortos y amplitudes elevadas para obtener resultados rápidos y precisos.
Condiciones de la prueba
Se preparó una muestra de poliestireno en una bandeja Concavus® y se midió con el DSC 214 Polyma. Este polímero se calentó a 150°C a 10 K/min. Como parámetros de modulación se utilizaron oscilaciones con un periodo de 20 s y una amplitud de 1 K. Sólo se utilizó una cantidad small del polímero (2,36 mg), con el fin de garantizar una distribución homogénea de la temperatura dentro de la muestra a pesar de las rápidas oscilaciones y la elevada amplitud.
Resultados de las pruebas
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 102°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 108°C resultante de la liberación de la tensión mecánica 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: tanto la velocidad de calentamiento subyacente de 10 K/min como 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 típico no reversible. Ambos efectos pueden evaluarse ahora correctamente: la transición vítrea se detectó a 105,1°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 105,6°C (temperatura pico) con una entalpía de 1,2 J/g.
Conclusión
Gracias a la modulación, sólo se necesitan unos minutos para evaluar con precisión la transición vítrea del poliestireno. El DSC 214 Polyma 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.