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 consente di separare le cosiddette parti inverse e non inverse 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 possono essere scelti dall'utente:
- La velocità di riscaldamento sottostante (in K/min)
- L'ampiezza (in K)
- Il periodo di oscillazione (in s)
Una velocità di riscaldamento appropriata 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 e oscillazioni brevi, le misure modulate vengono solitamente eseguite a velocità di riscaldamento inferiori o uguali a 5 K/min.
Modulazione della temperatura con alte velocità di riscaldamento
Grazie alla bassa massa termica del forno P-Module, il flusso di calore DSC 300 Caliris® può essere modulato a velocità di riscaldamento di 10 K/min in combinazione con periodi brevi e ampiezze elevate per ottenere risultati rapidi e precisi.
Di seguito, viene eseguita una misura DSC modulata in temperatura su un campione di polistirene. La Tabella 1 riassume le condizioni del test.
Tabella 1: Condizioni di misura
| Dispositivo | DSC 300 Caliris® con modulo P |
|---|---|
| Crogiolo | Concavus® (alluminio, chiuso con coperchio forato) |
| Massa del campione | 5.25 mg |
| Intervallo di temperatura | -20°C ro 150°C |
| Velocità di riscaldamento | 10 K/min |
| Periodo | 20 s |
| Ampiezza | 1 K |
Risultati della misurazione
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 84,5°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 89,7°C, dovuto al rilascio di tensioni meccaniche 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 89,1°C (punto medio) 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 88,6°C (temperatura di picco) con un'entalpia di 2,3 J/g.
Conclusione
Grazie alla modulazione a velocità di riscaldamento più elevate del solito, è possibile valutare in modo rapido e accurato la transizione vetrosa del polistirene. Il DSC 300 Caliris® con P-Module combina la robustezza di un DSC a flusso di calore e i vantaggi di un forno veloce e ben controllato, consentendo anche misure DSC a modulazione di temperatura a velocità di riscaldamento elevate.