Πάντα ῥεῖ (판타 레이) "모든 것은 흐른다" - 액체에 대한 열 분석

차등 주사 열량 측정(DSC):

DSC에서 시료와 도가니 바닥 사이의 접촉은 신호 강도에 결정적인 영향을 미칩니다. 그러나 많은 액체는 도가니 벽과 접촉하면 모세관 상승(모세관 표면이 오목하게 형성되고 액체 자체의 분자 간 접착력보다 강한 액체와 고체 사이의 접착력으로 인해 액체가 벽에서 들어올려지는 현상)을 보입니다. 그 결과 도가니 바닥에 small 정도의 물질만 남는 경우가 종종 있습니다.

이 효과를 피하려면 (그림 1 참조) 주사기나 피펫을 사용하여 바닥만 덮을 수 있도록 small 정도의 액체만 주입하는 것이 좋습니다.

액체 시료 테스트의 예로, 그림 2는 원소식 _C6H12O2의 무색 용매인 부틸 아세테이트의 열 거동을 보여줍니다. 액체를 -170°C까지 냉각한 후 처음에 형성된 고체는 비정질로 유지되다가 -109°C(최고 온도)에서 결정화되고 -77°C(추정 시작 온도)에서 다시 녹습니다.

고려해야 할 또 다른 요소는 온도에 따른 시료 성분의 증기압입니다. 가열 중 개방형 도가니의 증기압이 높으면 증발이 조기에 시작되고 흡열 피크가 넓어집니다. 이로 인해 일부 액체 수지의 경우처럼 다른 흥미로운 효과가 중첩될 수 있습니다.

순수한 물질의 경우, 몰 증발 엔탈피(및 몰 질량을 고려한 증발 열)는 증기압 측정(예: 고압 DSC(ASTM E 1782에 따름))을 통해 측정할 수 있습니다.

밀폐된 알루미늄 도가니의 경우 내부 압력이 축적되면 궁극적으로 도가니가 변형되거나 파열될 수 있습니다. 따라서 원하는 온도 범위와 조사 목적에 따라 압력이 더 높은 도가니를 사용해야 하는 경우도 있습니다. 알루미늄으로 만든 저압 도가니 외에도 medium-압력 스테인리스 스틸 도가니 또는 고압 스테인리스 스틸 또는 티타늄 도가니를 사용할 수 있습니다.

열 중량 분석(TGA):

위에서 설명한 증발의 초기 시작은 끓는점보다 훨씬 낮은 온도에서 질량 변화로 나타납니다(그림 3). 반면에 극도로 small 구멍이 있는 뚜껑을 사용하면 끓는점에 가까워질 때까지 증발이 지연됩니다(그림 3 참조). 이 경우 질량 손실 자체는 상당히 빠르며, 해당 TGA 곡선은 급격한 하향 경사를 나타냅니다. 이러한 종류의 조사에는 50μm 구멍이 있는 알루미늄 뚜껑을 사용할 수 있습니다.

그림 3은 물에 대한 두 가지 측정값을 보여줍니다. 하나는 개방형 도가니(파란색)에서, 다른 하나는 미세 구멍이 있는 뚜껑이 있는 도가니(빨간색)에서 측정한 것입니다. 두 곡선 프로파일은 서로 크게 다릅니다.

레이저 플래시 분석(LFA):

LFA를 통한 열 확산도 측정을 위해 시료 두께 층이 균일한 용기를 사용합니다. 이는 시료의 두께가 제곱 형태로 계산 공식에 들어가기 때문에 반드시 필요합니다. 이와 관련하여 그림 4에 표시된 새로운 시료 홀더는 매우 쉬운 취급, 높은 측정 정확도 및 높은 재현성을 특징으로 합니다. 시료 용기는 아래에서 위로 지지 링, 액체 시료를 위한 두 개의 주입구가 있는 중간 플라스틱 시료 링이 있는 두 개의 스테인리스 스틸 밀봉 디스크, 상부 커버 플레이트로 구성되어 있습니다. 플라스틱 링과 스테인리스 스틸 디스크는 저렴한 비용으로 교체할 수 있습니다.

시료 홀더는 특히 수성 액체, 오일 또는 수지에 적합하지만 지방과 같은 점성이 높은 물질에도 적합합니다.

그림 5는 RT에서 약 80/85°C까지의 온도 범위에서 그림 4에 표시된 다양한 유형의 시료 홀더로 물에서 세 가지 측정을 수행한 결과를 보여줍니다. 평가는 각각 3층 모델을 사용하여 수행되었습니다. 모든 테스트 결과 값은 문헌 데이터의 +/- 5% 이내입니다.

그림 6은 해당 검출기 신호와 60°C에서 모델 적합도를 함께 보여줍니다. 실험 데이터와 적응 데이터가 잘 일치한다는 것을 알 수 있습니다.