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 zwanej odwracającej i nieodwracającej 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:
- bazową szybkość ogrzewania
- amplitudę (w K)
- okres oscylacji (w s)
Odpowiednia szybkość ogrzewania i wystarczająca częstotliwość są niezbędne, aby zapewnić, że efekty, które mają zostać rozdzielone, zawierają wystarczającą ilość oscylacji w celu lepszego oddzielenia efektów. Jest to warunek konieczny do osiągnięcia dobrej separacji procesów odwracających i nieodwracających. Ponieważ w przypadku DSC z przepływem ciepła trudno jest podążać za szybkimi szybkościami ogrzewania wraz z krótkimi oscylacjami, pomiary modulowane są zwykle przeprowadzane przy szybkościach ogrzewania mniejszych lub równych 5 K/min.
Dzięki niskiej masie termicznej pieca, przepływowy termometr DSC 214 Polyma jest w stanie modulować z szybkością grzania 10 K/min w połączeniu z krótkimi okresami i wysokimi amplitudami, zapewniając szybkie i dokładne wyniki.
Warunki testu
Próbka polistyrenu została przygotowana w szalce Concavus® i zmierzona za pomocą DSC 214 Polyma. Polimer ogrzewano do temperatury 150°C z prędkością 10 K/min. Jako parametry modulacji zastosowano oscylacje o okresie 20 s i amplitudzie 1 K. small Zastosowano tylko niewielką ilość polimeru (2,36 mg), aby zapewnić jednorodnyReakcja rozkładuReakcja rozkładu to wywołana termicznie reakcja związku chemicznego tworząca produkty stałe i/lub gazowe. rozkład temperatury w próbce pomimo szybkich oscylacji i wysokiej amplitudy.
Wyniki testów
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 102°C (punkt środkowy) jest spowodowany przejściem polistyrenu w stan szklisty. Nakłada się on na pik relaksacji w 108°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 10 K/min, jak również 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: Temperatura zeszkleniaPrzejście szkliste jest jedną z najważniejszych właściwości materiałów amorficznych i półkrystalicznych, np. szkieł nieorganicznych, metali amorficznych, polimerów, farmaceutyków i składników żywności itp. i opisuje obszar temperatury, w którym właściwości mechaniczne materiałów zmieniają się z twardych i kruchych na bardziej miękkie, odkształcalne lub gumowate.przejście szkliste wykryto w temperaturze 105,1°C (punkt środkowy), a pik relaksacji w temperaturze 105,6°C (temperatura szczytowa) przy entalpii 1,2 J/g.
Wnioski
Dzięki modulacji, do dokładnej oceny zeszklenia polistyrenu wystarczy zaledwie kilka minut. DSC 214 Polyma 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.