Wprowadzenie
Modulowane pomiary DSC są wykorzystywane do oddzielenia nakładających się efektów. Próbka jest poddawana nie tylko liniowej szybkości ogrzewania, ale także sinusoidalnym zmianom temperatury. Metoda ta prowadzi do oddzielenia tak zwanych odwracających i nieodwracających części przepływu ciepła. Efekty odwracające są funkcją temperatury i oscylują wraz z jej zmianami. Procesy nieodwracające są funkcją czasu i są obliczane jako różnica między całkowitym przepływem ciepła a odwracającym przepływem ciepła.
Pomiar modulowany zawiera trzy parametry wybierane przez użytkownika:
- Podstawową szybkość ogrzewania (w K/min)
- Amplituda (w K)
- Okres oscylacji (w s)
Odpowiednia szybkość ogrzewania i wystarczająca częstotliwość są niezbędne, aby zapewnić, że efekty, które mają być rozdzielone, zawierają wystarczającą ilość oscylacji dla lepszego oddzielenia efektów. Jest to warunek konieczny do osiągnięcia dobrej separacji procesów odwracających i nieodwracających. Ponieważ w przypadku DSC z przepływem ciepła trudno jest śledzić szybkie szybkości ogrzewania wraz z krótkimi oscylacjami, pomiary modulowane są zwykle przeprowadzane przy szybkościach ogrzewania mniejszych lub równych 5 K/min.
Modulacja temperatury z wysokimi szybkościami ogrzewania
Dzięki niskiej masie termicznej pieca P-Module, przepływ ciepła DSC 300 Caliris® może być modulowany z szybkością ogrzewania 10 K/min w połączeniu z krótkimi okresami i wysokimi amplitudami, co zapewnia zarówno szybkie, jak i dokładne wyniki.
Poniżej przedstawiono pomiar DSC z modulacją temperaturyDSC z modulacją temperatury (TM-DSC) służy do oddzielenia wielu efektów termicznych, które występują w tym samym zakresie temperatur i nakładają się na krzywą DSC.DSC z modulacją temperatury na próbce polistyrenu. Tabela 1 podsumowuje warunki testu.
Tabela 1: Warunki pomiaru
| Urządzenie | DSC 300 Caliris® z modułem P |
|---|---|
| Tygiel | Concavus® (aluminiowy, zamknięty przebitą pokrywą) |
| Masa próbki | 5.25 mg |
| Zakres temperatur | -20°C do 150°C |
| Szybkość ogrzewania | 10 K/min |
| Okres | 20 s |
| Amplituda | 1 K |
Wyniki pomiarów
Całkowity zmierzony przepływ ciepła (zgodny z konwencjonalną krzywą DSC) przedstawiono na rysunku 1. Etap EndotermicznyPrzemiana próbki lub reakcja jest endotermiczna, jeśli do konwersji potrzebne jest ciepło.endotermiczny wykryty w 84,5°C (punkt środkowy) jest spowodowany przejściem polistyrenu w stan szklisty. Nakłada się on na pik relaksacji w 89,7°C wynikający z uwolnienia naprężeń mechanicznych w próbce. Te dwa efekty można ocenić tylko wtedy, gdy są rozdzielone. Można to osiągnąć za pomocą modulacji temperatury.
Rysunek 2 pokazuje, że temperatura jest doskonale kontrolowana podczas modulowanego pomiaru: Podstawowa szybkość ogrzewania wynosząca 10 K/min i amplituda 1 K są utrzymywane bez żadnych trudności.
Rozdzielenie całkowitego przepływu ciepła na sygnały odwracające i nieodwracające pokazano na rysunku 3. Punkt przecięciaW teście reologicznym, takim jak przemiatanie częstotliwości lub przemiatanie czas/temperatura, punkt przecięcia jest wygodnym punktem odniesienia wskazującym punkt "przejścia" próbki.Przejście szkliste występuje w odwracającej części przepływu ciepła, podczas gdy nieodwracalny pik relaksacji jest typowym efektem nieodwracającym. Oba efekty można teraz poprawnie ocenić: Punkt przecięciaW teście reologicznym, takim jak przemiatanie częstotliwości lub przemiatanie czas/temperatura, punkt przecięcia jest wygodnym punktem odniesienia wskazującym punkt "przejścia" próbki.Przejście szkliste wykryto przy 89,1°C (punkt środkowy), a pik relaksacji przy 88,6°C (temperatura szczytowa) z entalpią 2,3 J/g.
Wnioski
Dzięki modulacji przy wyższych niż zwykle szybkościach ogrzewania, można szybko i dokładnie ocenić zeszklenie polistyrenu. DSC 300 Caliris® z modułem P łączy w sobie solidność DSC z przepływem ciepła i zalety szybkiego, dobrze kontrolowanego pieca, umożliwiając nawet pomiary DSC z modulacją temperaturyDSC z modulacją temperatury (TM-DSC) służy do oddzielenia wielu efektów termicznych, które występują w tym samym zakresie temperatur i nakładają się na krzywą DSC.DSC z modulacją temperatury przy wysokich szybkościach ogrzewania.