Inleiding
Tot nu toe was isotherme KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie van polyolefinen niet gemakkelijk te meten met heat-flux DSC's vanwege de snelle reacties. Als de isotherme kristallisatietemperatuur niet snel genoeg wordt bereikt, kristalliseert het polymeer tijdens het afkoelen. Bovendien zou zelfs een korte temperatuuronderschrijding onder het geprogrammeerde isotherme segment onbedoeld het begin van KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie induceren. Deze combinatie van snelle koelsnelheden en snelle kalibratie bij de doeltemperatuur zonder onderschot maakte power-compensated DSC's beter geschikt dan heat-flux DSC's voor dit soort metingen.
Dankzij de lage thermische massa van de Arena® oven van de DSC 214 Polyma is dit de eerste DSC die robuustheid en eenvoudige bediening van een heat-flux DSC combineert met snelle opwarm- en afkoelmogelijkheden van een power-compensated DSC.
Isotherme kristallisatie van LDPE
De DSC 214 Polyma werd gebruikt om tests uit te voeren van isotherme KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie bij verschillende temperaturen op LDPE. De juiste regelparameters werden gebruikt om de overgang van een snelle afkoeling naar het isotherme segment te optimaliseren.
Het 3,04-mg monster werd verwarmd tot 150°C bij 20 K/min. Na een IsothermTesten bij een gecontroleerde en constante temperatuur worden isotherm genoemd.isotherm van 2 minuten werd het polymeer afgekoeld tot acht verschillende temperaturen tussen 101,5 °C en 98,5 °C, waarbij elke temperatuur 0,5 °C van elkaar scheidde. Het monster werd vervolgens op de doeltemperatuur gehouden tot het einde van de exotherme kristallisatiereactie.
In figuur 1 wordt het temperatuurprofiel van de afkoeling van 150 °C tot 101,5 °C weergegeven. Hieruit blijkt dat de doeltemperatuur snel wordt bereikt zonder onderkoeling en dat deze stabiel blijft gedurende het volledige isotherme segment.
De resulterende DSC-cuve van de isotherme segmenten bij de acht temperaturen van de IsothermTesten bij een gecontroleerde en constante temperatuur worden isotherm genoemd.isotherm tussen 101,5 °C en 98,5 °C worden weergegeven in figuur 2.
De exotherme piek die wordt gedetecteerd tijdens het isotherme segment van de metingen is het gevolg van de KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie van polyethyleen. Zoals verwacht treedt de reactie eerder op bij afnemende doeltemperaturen. De helling van de piek is hoger naarmate de temperatuur van de IsothermTesten bij een gecontroleerde en constante temperatuur worden isotherm genoemd.isotherm afneemt. Dit komt door een snellere reactiesnelheid.
Een verschil van slechts 0,5°C tussen de temperatuur van de IsothermTesten bij een gecontroleerde en constante temperatuur worden isotherm genoemd.isotherm leidt tot grote verschillen in de resulterende DSC-kristallisatiecurven, wat duidt op een sterke invloed van de temperatuur op de reactie. Een onderschrijding, zelfs van slechts enkele tienden van een graad, zou de reactie onvrijwillig starten. Daarom moet de temperatuur goed gecontroleerd worden tijdens de overgang van afkoeling naar het isotherme segment.
Van DSC-krommen naar de bepaling van de activeringsenergie van de kristallisatiereactie
Er werd een kinetisch onderzoek uitgevoerd volgens ASTM-norm E2070-13 (testmethode - Time-to-Event), waarbij de verstreken tijd bij een constante conversie en bij een isotherme temperatuur T en de activeringsenergie E aan de volgende vergelijking worden gerelateerd:
In[Δ] = E/RT + b, waarbij R = 8,31 J/(K∙mol)
De helling E/R van de curve In [Δt]=f(1/T) kan worden gebruikt om de activeringsenergie van de reactie te bepalen.
Voor elke temperatuur werd de tijd bepaald die verstreek tussen het begin van de IsothermTesten bij een gecontroleerde en constante temperatuur worden isotherm genoemd.isotherm en het maximum van de piek. Elk punt werd uitgezet in de grafiek In(tijd) als functie van 1/T. Aan de hand van de helling van de trendlijn kan de activeringsenergie van de reactie worden bepaald. Hier bedroeg deze 434 kJ/mol.
