Sanasto

Lämpötilamoduloidut DSC-mittaukset

Miksi käytämme lämpötilamoduloitua DSC:tä?

Lämpötilamoduloitua DSC:tä (TM-DSC) käytetään erottamaan useita lämpövaikutuksia, jotka esiintyvät samalla lämpötila-alueella ja jotka ovat päällekkäisiä DSC-käyrässä.

Miten se toimii?

Lämpötilan nousu ei ole enää lineaarinen, vaan se on sinimuotoinen funktio, joka on lisätty peruslämmitykseen:

Lämpötilamoduloitu DSC-yhtälö, joka havainnollistaa lämpötilan, lämmitysnopeuden ja lämpötilan heilahtelujen välistä suhdetta tarkkaa analyysia varten.

Timantin lämpötilahistoriakäyrä, jossa näkyy faasisignaalin heikkeneminen ajan myötä; sininen viiva edustaa mitattuja tietoja, punainen viiva sovitettua käyrää.

Vastaus lämpötilan sinimuotoiseen signaaliin on sinimuotoinen DSC-signaali.

Myötöjännitysmittauksen kuvaaja, joka kuvaa käsivoiteen leikkausjännityksen ja leikkausviskositeetin välistä suhdetta ja osoittaa virtauskäyttäytymisen siirtymät.

DMA 242 E -laite NETZSCH, joka on suunniteltu dynaamiseen mekaaniseen analyysiin ja jossa on käyttäjäystävällinen ohjauspaneeli.

Kokonaislämpövirta _DSC0, joka vastaa vakiomuotoista DSC-käyrää ilman modulaatiota, voidaan jakaa kääntyvään ja kääntymättömään osaan.

Käänteinen osa liittyy ainoastaan näytteen lämpökapasiteetin muutoksiin (lasittuminen, rakenteelliset muutokset).
Ei-käänteinen osa antaa tietoa ajasta riippuvista prosesseista (relaksaatio, KiteytyminenKiteytyminen on fysikaalinen kovettumisprosessi, joka tapahtuu kiteiden muodostuessa ja kasvaessa. Tämän prosessin aikana vapautuu kiteytymislämpöä.kiteytyminen, Kovettuminen (ristisilloitusreaktiot)Kirjaimellisesti käännettynä termi "crosslinking" tarkoittaa "ristiverkostoitumista". Kemiallisessa yhteydessä sitä käytetään reaktioista, joissa molekyylit yhdistetään toisiinsa kovalenttisilla sidoksilla ja muodostetaan kolmiulotteisia verkkoja.kovettuminen, HajoamisreaktioHajoamisreaktio on kemiallisen yhdisteen lämpöreaktio, jossa muodostuu kiinteitä ja/tai kaasumaisia tuotteita. hajoaminen, haihtuminen).

Esimerkki: Lasisiirtymän keskilämpötilan tarkka määrittäminen

Seuraavassa kuvassa esitetään DSC-mittaus polystyreeninäytteestä. Lasimuutos havaitaan. Sen keskilämpötilaa ei voida arvioida tarkasti, koska se on päällekkäin mekaanisten jännitysten vapautumisesta johtuvan endotermisen piikin kanssa.

DSC-kuvaaja esittää lämpötilamoduloituja mittauksia, jotka kuvaavat polystyreeninäytteen lasisiirtymää ja relaksaatiohuippua.

Lämpötilamoduloidun mittauksen avulla nämä kaksi vaikutusta voidaan erottaa toisistaan: Lasimuutos havaitaan kääntyvässä lämpövirrassa ja relaksaatiohuippu ei-kääntyvässä lämpövirrassa.

Kaavio, joka kuvaa lämpötilamoduloituja DSC-tuloksia, joissa korostuu lasittuminen 105,1 °C:ssa ja relaksaatiohuippu 105,6 °C:ssa.

Tärkeä huomautus: "Käänteinen" ei tarkoita samaa kuin "palautuva". Kaikki fysikaalisesta näkökulmasta palautumattomat vaikutukset (Kovettuminen (ristisilloitusreaktiot)Kirjaimellisesti käännettynä termi "crosslinking" tarkoittaa "ristiverkostoitumista". Kemiallisessa yhteydessä sitä käytetään reaktioista, joissa molekyylit yhdistetään toisiinsa kovalenttisilla sidoksilla ja muodostetaan kolmiulotteisia verkkoja.kovettuminen, haihtuminen) havaitaan ei-kääntyvässä lämpövirrassa. Mutta ei-käänteinen lämpövirta sisältää myös osan palautuvista vaikutuksista (Sulamislämpötilat ja lämpöarvotAineen fuusioentalpia, joka tunnetaan myös latenttina lämpönä, on mitta, jolla mitataan energiapanosta, yleensä lämpöä, joka tarvitaan aineen muuttamiseksi kiinteästä olomuodosta nestemäiseksi. Aineen sulamispiste on lämpötila, jossa aine vaihtaa olomuotoaan kiinteästä olomuodosta (kiteinen) nestemäiseksi olomuodoksi (isotrooppinen sula).sulaminen). Esimerkiksi sulamisvaikutus havaitaan sekä kääntyvässä että kääntymättömässä lämpövirrassa, eikä sitä siksi voida erottaa TM-DSC:n avulla.