はじめに
変調DSC測定は、重複効果を分離するために使用される。試料は直線的な加熱速度だけでなく、正弦波状の温度変化にもさらされる。この方法により、熱流のいわゆる反転部分と非反転部分を分離することができる。反転効果は温度の関数であり、温度変化とともに振動する。非反転過程は時間の関数であり、全熱流と反転熱流の差として計算される。
変調測定には、ユーザーが選択する3つのパラメータが含まれます：
- 基本となる加熱速度（単位：K/分）
- 振幅（単位：K）
- 振動の周期（単位：秒）
適切な加熱速度と十分な周波数は、分離される効果に十分な振動が含まれるようにするために必要です。これは、反転プロセスと非反転プロセスの良好な分離を達成するために必要な条件です。ヒートフローDSCでは、短い振動とともに速い加熱速度に追従することは困難であるため、変調測定は通常5K/分以下の加熱速度で実施される。
高加熱率での温度変調
P-Module加熱炉の熱質量が低いため、ヒートフローDSC 300Caliris は、10 K/minの加熱速度で、短周期と高振幅を組み合わせて変調させることができ、短時間で正確な結果を得ることができます。
以下では、ポリスチレン試料に対して温度変調型DSC測定を実施します。表1に試験条件をまとめた。
表1：測定条件
| 測定装置 | DSC 300Caliris Pモジュール付き |
|---|---|
| 容器 | Concavus® (アルミニウム製、貫通蓋付き） |
| 試料質量 | 5.25 mg |
| 温度範囲 | -20℃〜150 |
| 加熱速度 | 10K/分 |
| 加熱時間 | 20 s |
| 振幅 | 1 K |
測定結果
測定された全熱流（従来のDSC曲線に準拠）を図1に示す。84.5℃（中間点）で検出される吸熱（吸熱性）は、ポリスチレンのガラス転移によるものである。これは、89.7℃の緩和ピークと重なっており、試料内の機械的張力の解放に起因する。この2つの効果は、分離しなければ評価できません。これは温度変調を用いることで実現できる。
図2は、変調測定中に温度が完全に制御されていることを示している：基本となる加熱速度10 K/minと振幅1 Kは、いずれも問題なく維持されている。
全熱流を反転シグナルと非反転シグナルに分離したものを図3に示す。ガラス転移は熱流の反転部分で起こるのに対し、不可逆緩和ピークは一般的な非反転効果である。どちらの効果も正しく評価できるようになりました：ガラス転移温度は89.1℃（中間点）、緩和ピークは88.6℃（ピーク温度）で、エンタルピーは2.3 J/gであった。
結論
通常よりも高い昇温速度での変調により、ポリスチレンのガラス転移を迅速かつ正確に評価できます。P-Module搭載DSC 300Caliris は、ヒートフローDSCの堅牢性と、高速でよく制御された加熱炉の利点を兼ね備えており、高加熱速度での温度変調型DSC測定を可能にします。