Introduzione
Le misure DSC modulate vengono utilizzate per separare gli effetti di sovrapposizione. Il campione è sottoposto non solo a una velocità di riscaldamento lineare, ma anche a variazioni di temperatura sinusoidali. Questo metodo porta a separare la cosiddetta parte inversa e non inversa del flusso di calore. Gli effetti di inversione sono funzione della temperatura e oscillano con le variazioni di temperatura. I processi non inversi sono funzione del tempo e sono calcolati come la differenza tra il flusso di calore totale e il flusso di calore inverso.
Una misura modulata contiene tre parametri che devono essere scelti dall'utente:
- la velocità di riscaldamento sottostante
- l'ampiezza (in K)
- il periodo di oscillazione (in s)
Una velocità di riscaldamento adeguata e una frequenza sufficiente sono necessarie per garantire che gli effetti da separare contengano oscillazioni sufficienti per una migliore separazione degli effetti. Questa è una condizione necessaria per ottenere una buona separazione dei processi inversi e non inversi. Poiché è difficile per un DSC a flusso di calore seguire velocità di riscaldamento rapide insieme a oscillazioni brevi, le misure modulate vengono solitamente eseguite a velocità di riscaldamento inferiori o uguali a 5 K/min.
Grazie alla bassa massa termica del forno, il DSC a flusso termico 214 Polyma è in grado di modulare a velocità di riscaldamento di 10 K/min in combinazione con periodi brevi e ampiezze elevate, per risultati rapidi e accurati.
Condizioni di prova
Un campione di polistirene è stato preparato in una pentola Concavus® e misurato con il DSC 214 Polyma. Il polimero è stato riscaldato a 150°C a 10 K/min. Come parametri di modulazione sono state utilizzate oscillazioni con un periodo di 20 s e un'ampiezza di 1 K. È stata utilizzata solo una quantità small di polimero (2,36 mg), per garantire una distribuzione omogenea della temperatura all'interno del campione nonostante le oscillazioni veloci e l'elevata ampiezza.
Risultati del test
Il flusso di calore totale misurato (conforme a una curva DSC convenzionale) è mostrato in figura 1. Il gradino EndotermicoUna transizione campionaria o una reazione è endotermica se per la conversione è necessario il calore.endotermico rilevato a 102°C (punto medio) è dovuto alla transizione vetrosa del polistirene. Ad esso si sovrappone un picco di RilassamentoQuando si applica una deformazione costante a una mescola di gomma, la forza necessaria per mantenere tale deformazione non è costante, ma diminuisce nel tempo; questo comportamento è noto come rilassamento delle sollecitazioni. Il processo responsabile del rilassamento delle tensioni può essere fisico o chimico e, in condizioni normali, si verificano entrambi contemporaneamente. rilassamento a 108°C derivante dal rilascio della tensione meccanica all'interno del campione. I due effetti possono essere valutati solo se vengono separati. Ciò può essere ottenuto con la modulazione della temperatura.
La Figura 2 mostra che la temperatura è perfettamente controllata durante la misura modulata: la velocità di riscaldamento sottostante di 10 K/min e l'ampiezza di 1 K sono entrambe mantenute senza alcuna difficoltà.
La figura 3 mostra la separazione del flusso di calore totale in segnali inversi e non inversi. La transizione vetrosa si verifica nella parte inversa del flusso di calore, mentre il picco di RilassamentoQuando si applica una deformazione costante a una mescola di gomma, la forza necessaria per mantenere tale deformazione non è costante, ma diminuisce nel tempo; questo comportamento è noto come rilassamento delle sollecitazioni. Il processo responsabile del rilassamento delle tensioni può essere fisico o chimico e, in condizioni normali, si verificano entrambi contemporaneamente. rilassamento irreversibile è un tipico effetto non inverso. Entrambi gli effetti possono ora essere valutati correttamente: la transizione vetrosa è stata rilevata a 105,1°C (punto intermedio) e il picco di RilassamentoQuando si applica una deformazione costante a una mescola di gomma, la forza necessaria per mantenere tale deformazione non è costante, ma diminuisce nel tempo; questo comportamento è noto come rilassamento delle sollecitazioni. Il processo responsabile del rilassamento delle tensioni può essere fisico o chimico e, in condizioni normali, si verificano entrambi contemporaneamente. rilassamento a 105,6°C (temperatura di picco) con un'entalpia di 1,2 J/g.
Conclusione
Grazie alla modulazione, sono sufficienti pochi minuti per valutare con precisione la transizione vetrosa del polistirene. Il DSC 214 Polyma combina la robustezza di un DSC a flusso di calore e i vantaggi di un forno veloce e ben controllato, consentendo anche misure DSC modulate in temperatura a velocità di riscaldamento elevate.