Introduction
Le système Identify de reconnaissance des courbes DSC et de base de données est un outil logiciel nouveau et puissant pour l'identification d'échantillons inconnus et pour le contrôle de la qualité. L'un des problèmes généraux de la DSC est la dépendance de la courbe DSC par rapport à la masse de l'échantillon et à la vitesse de chauffage appliquée. Des valeurs plus élevées de la masse de l'échantillon et de la vitesse de chauffage tendent à déplacer les effets caloriques tels que les transitions vitreuses ou les pics de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion vers des températures plus élevées. L'objectif de cette étude était de déterminer dans quelle mesure les résultats de la recherche d'Identify sont affectés par ces déplacements de température.
Exemple typique
La figure 1 illustre les résultats de l'identification pour un échantillon de PET de 17,83 mg mesuré à une vitesse de chauffage de 20 K/min (deuxième chauffage après refroidissement à 10 K/min). La courbe DSC a été correctement identifiée comme étant celle du PET, même si la courbe de la base de données a été mesurée à une vitesse de chauffage différente (10 K/min) sur une masse d'échantillon PET différente (12,16 mg). De toute évidence, les décalages des températures de transition vitreuse et de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion dus aux différentes conditions de mesure n'ont eu qu'un impact mineur sur le résultat de la recherche : la similitude entre les deux courbes est de 96,5 %, soit une concordance presque parfaite !
Étude systématique
L'impact des conditions de mesure de la "masse de l'échantillon" et de la "vitesse de chauffage" sur la courbe DSC et, par conséquent, sur le résultat de l'identification a été systématiquement étudié pour le PEHD. Cinq échantillons différents de PEHD d'une masse de 1, 5, 10, 15 et 20 mg ont été chauffés de la température ambiante à 200°C à une vitesse de 10 K/min sur deux cycles de chauffage.
La figure 2 montre que les pics de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion des deuxièmes courbes de chauffage se sont déplacés vers des températures plus élevées et sont devenus plus larges avec l'augmentation de la masse de l'échantillon - comme prévu. Si l'on considère la courbe obtenue pour l'échantillon de 10 mg comme référence, on observe des valeurs de similitude élevées entre cette courbe et les courbes pour 1, 5, 15 et 20 mg (voir le tableau de la figure 2). Pour Identify, les courbes obtenues pour les échantillons de 5, 10 et 15 mg sont presque identiques puisque leur similarité est supérieure à 99%. Les courbes pour les échantillons de 1 mg et 20 mg avec des valeurs de similarité supérieures à 92% seraient très probablement reconnues correctement aussi.
La figure 3 illustre l'impact de différentes vitesses de chauffage sur le pic de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion du même échantillon de PEHD d'une masse de 5,21 mg. Lorsque les vitesses de chauffage augmentent de 10 K/min à 300 K/min, la température du pic passe de 130,3°C à 166,7°C, et les pics s'élargissent à nouveau de manière significative.
Le tableau de la figure 3 montre les valeurs de similarité d'Identify entre la courbe obtenue à 10 K/min (référence) et tous les autres ensembles de données, respectivement. La similarité entre les courbes mesurées à 10 K/min et à 20 K/min atteignait 96,3 %. Les valeurs de similitude diminuent d'environ 10 % pour chaque doublement de la vitesse de chauffage.
Remarques finales
- Il a été démontré qu'Identify peut faire correspondre de manière fiable les courbes DSC des mêmes matériaux, en produisant des valeurs de similitude élevées même dans des conditions de mesure d'échantillons très variables. En utilisant des paramètres de recherche "standard", une différence d'un facteur 2 dans la masse de l'échantillon ou la vitesse de chauffage donne toujours des valeurs de similarité très élevées et, par conséquent, une identification probablement correcte de l'échantillon.
- À des fins de contrôle de la qualité, lorsqu'une plus grande distinction entre les échantillons est souhaitée, des paramètres de recherche "exigeants" au lieu de "standard" peuvent être sélectionnés pour discerner de légères différences dans les courbes DSC, ce qui entraînera des variations de large dans les valeurs de similitude.
- Les courbes DSC mesurées dans des conditions de mesure différentes peuvent toutes être ajoutées aux bibliothèques d'utilisateurs d'Identify et seront donc reconnues à l'avenir. Identify permet également de regrouper les courbes DSC mesurées avec différentes masses d'échantillon ou vitesses de chauffage en une classe (par exemple, la classe de matériaux "HDPE"). Cette fonction améliore également le potentiel d'identification correcte de l'échantillon indépendamment des conditions de mesure.