Vinkkejä ja niksejä
DSC- ja TGA-mittaustuloksiin vaikuttavat tekijät
Vian tai puutteen alkuperän selvittämiseksi raaka-aineiden valmistajien ja jalostajien DSC- ja TGA-mittaustuloksia verrataan huolellisesti paitsi eri laboratorioiden suorittamissa kiertokokeissa myös vika-analyyseissä erityisesti muoviosien kaltaisilla aloilla.
Sekä toimittaja- että asiakaspuolen toimijat keskustelevat tietenkin keskenään mittausparametreista, mutta usein he yllättyvät huomatessaan, että mittauskuvioissa on edelleen eroja - puhumattakaan mittauskäyrien erilaisista tulkinnoista.
Seuraavassa taulukossa esitetään yleiskatsaus DSC- ja TGA-mittaustuloksiin vaikuttavista monista eri kriteereistä sekä kunkin kriteerin kuvaus.
| Vaikuttava tekijä | Kriteeri | Suositukset/esimerkkejä |
|---|---|---|
| Näytteen valmistelu | Näytteenotto | näytteenottokohta polymeerimuotissa, lähellä porttia/kaukana portista |
| Näytteen valmistelu | leikkaaminen skalpellilla, lävistys | |
| Näytteen esikäsittely | karkaisu määritellyissä varastointilämpötiloissa, kosteus | |
| Näytteen massa | näytteen paino 10 +/-0,1 mg | |
| Näytteen TiheysMassatiheys määritellään massan ja tilavuuden suhteena. tiheys | erityisen tärkeää jauheiden osalta (irtotiheys) | |
| Näytteen muoto, pinta | litteä levy, jotta DSC-anturin kosketuspinta-ala on large | |
| DSC/TGA-laite | Anturin tyyppi | termoelementin ja näytteen kantajan tyyppi |
| Lämpötilan kalibrointi | riippuu lämmitysnopeudesta | |
| Herkkyyskalibrointi | riippuu ilmakehästä, upokkaasta ja anturityypistä (termopari) | |
| Puhdistuskaasun tyyppi (näytettä ympäröivä ilmakehä) | inertti kaasu (esim. typpi) tai reaktiokaasu (esim. happi) | |
| Puhdistuskaasun virtaus | 20 ml/min | |
| Suojakaasun virtaus | 50 ml/min typpeä kondensaatiovaikutusten välttämiseksi matalissa lämpötiloissa | |
| Jäähdytystyyppi | sisäjäähdytin, nestemäinen typpi, ilmakompressori DSC:tä varten | |
| Tyhjiö | liuottimien kiehumispisteen alentaminen, pehmittimet TGA:ta varten | |
| Peruslinjojen ajautumiskäyttäytyminen | tGA/STA:ssa ja DSC:ssä | |
| Kelluvuuskäyttäytyminen | tGA/STA:ssa | |
| Mittausparametrit | Lämpötila-alue | loppulämpötila max. 40 K yli viimeisen odotetun lämpövaikutuksen DSC:n osalta |
| Lämmitys-/jäähdytysnopeus | 10 K/min | |
| Uudelleenlämmitys | polymeerien DSC-mittauksissa tarvitaan toinen lämmitys, koska ensimmäinen lämmitys sisältää myös termomekaanisen historian | |
| Lämpötila-/aikaohjelma | TM-DSC, isotermiset vaiheet lineaarisen lämmitysnopeuden sijasta | |
| Upokkaiden tyyppi (muoto, materiaali, tilavuus) | upokkaat, joissa on lävistetty kansi, paineupokkaat polykondensaatiota varten, upokkaiden materiaalin LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus, näytteen ja upokkaiden materiaalin yhteensopivuus | |
| DSC/STA:n referenssiupokas | tyhjä tai inertillä materiaalilla täytetty | |
| Kaasun muutos | Hapen induktioaika, Oksidatiivisen induktion aika (OIT) ja oksidatiivisen alkamislämpötila (OOT)Oksidatiivinen induktioaika (isoterminen OIT) on suhteellinen mittari, jolla mitataan (stabiloidun) materiaalin vastustuskykyä hapettuvalle hajoamiselle. Oksidatiivinen induktiolämpötila (dynaaminen OIT) tai oksidatiivinen alkamislämpötila (Oxidative-Onset Temperature, OOT) on (stabiloidun) materiaalin oksidatiivisen hajoamisen vastustuskyvyn suhteellinen mitta.OIT, happi-ilmakehässä | |
| Korjausmittaus | korjausmittauksen huomioon ottaminen (esim. kelluvuus TGA:ssa) | |
| Käyrän arviointi | Mittauskäyrien tasoittaminen | vältetään liian suurta tasoituskerrointa |
| Perusviivan korjaus | BeFlat® dSC:n osalta | |
| Aikavakion ja lämpöresistanssin korjaus | Tau-R® Mode dSC:n osalta | |
| Arviointistandardit | ISO 11357 lasisiirtymän keskilämpötilaa varten tai lineaarinen perusviiva sulamisentalpia DSC:tä varten | |
| Edistyneet laskelmat | Kiteisyys / kiteisyysasteKiteisyydellä tarkoitetaan kiinteän aineen rakenteellisen järjestyksen astetta. Kiteessä atomien tai molekyylien järjestys on johdonmukainen ja toistuva. Monet materiaalit, kuten lasikeramiikka ja jotkin polymeerit, voidaan valmistaa siten, että syntyy kiteisten ja amorfisten alueiden sekoitus. kiteisyysaste, kiinteän rasvan pitoisuus (SFC), kineettinen analyysi |