Introduction
Les mesures DSC modulées sont utilisées pour séparer les effets qui se chevauchent. L'échantillon est soumis non seulement à une vitesse de chauffage linéaire, mais aussi à des variations de température sinusoïdales. Cette méthode permet de séparer les parties du flux thermique dites inverses et non inverses. Les effets d'inversion sont fonction de la température et oscillent avec les variations de température. Les processus de non-inversion sont fonction du temps et sont calculés comme la différence entre le flux de chaleur total et le flux de chaleur d'inversion.
Une mesure modulée contient trois paramètres à choisir par l'utilisateur :
- Le taux de chauffage sous-jacent (en K/min)
- L'amplitude (en K)
- La période d'oscillation (en s)
Un taux de chauffage approprié et une fréquence suffisante sont nécessaires pour garantir que les effets à séparer contiennent suffisamment d'oscillations pour une meilleure séparation des effets. Il s'agit d'une condition nécessaire pour obtenir une bonne séparation des processus inverses et non inverses. Étant donné qu'il est difficile pour un DSC à flux thermique de suivre des vitesses de chauffage rapides avec des oscillations courtes, les mesures modulées sont généralement effectuées à des vitesses de chauffage inférieures ou égales à 5 K/min.
Modulation de la température avec des taux de chauffage élevés
Grâce à la faible masse thermique du four P-Module, le flux thermique DSC 300 Caliris® peut être modulé à des vitesses de chauffage de 10 K/min en combinaison avec des périodes courtes et des amplitudes élevées pour des résultats à la fois rapides et précis.
Dans ce qui suit, une mesure DSC modulée en température est effectuée sur un échantillon de polystyrène. Le tableau 1 résume les conditions d'essai.
Tableau 1 : Conditions de mesure
| Appareil | DSC 300 Caliris® avec module P |
|---|---|
| Creuset | Concavus® (aluminium, fermé par un couvercle percé) |
| Masse de l'échantillon | 5.25 mg |
| Plage de température | -20°C à 150°C |
| Vitesse de chauffage | 10 K/min |
| Période | 20 s |
| Amplitude | 1 K |
Résultats des mesures
Le flux thermique total mesuré (qui correspond à une courbe DSC conventionnelle) est représenté dans la figure 1. L'étape EndothermiqueA sample transition or a reaction is endothermic if heat is needed for the conversion.endothermique détectée à 84,5°C (point médian) est due à la transition vitreuse du polystyrène. Elle est recoupée par un pic de relaxation à 89,7°C résultant de la libération des tensions mécaniques au sein de l'échantillon. Les deux effets ne peuvent être évalués que s'ils sont séparés. Ceci peut être réalisé en utilisant la modulation de température.
La figure 2 montre que la température est parfaitement contrôlée pendant la mesure modulée : La vitesse de chauffage sous-jacente de 10 K/min et l'amplitude de 1 K sont toutes deux maintenues sans difficulté.
La séparation du flux thermique total en signaux inverses et non inverses est illustrée à la figure 3. La transition vitreuse se produit dans la partie inversée du flux thermique, tandis que le pic de relaxation irréversible est un effet non inversé typique. Les deux effets peuvent maintenant être correctement évalués : La transition vitreuse a été détectée à 89,1°C (point médian) et le pic de relaxation à 88,6°C (température de pointe) avec une enthalpie de 2,3 J/g.
Conclusion
Grâce à la modulation à des vitesses de chauffage plus élevées que d'habitude, la transition vitreuse du polystyrène peut être évaluée rapidement et avec précision. Le DSC 300 Caliris® avec P-Module combine la robustesse d'un DSC à flux thermique et les avantages d'un four rapide et bien contrôlé, permettant même des mesures DSC avec modulation de température à des vitesses de chauffage élevées.