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Influências das taxas de aquecimento e resfriamento no resultado da medição de DSC

Introdução

As taxas de aquecimento e resfriamento definidas são parâmetros importantes para as medições de DSC. As normas internacionais recomendam uma taxa de aquecimento de 10 K/min ou 20 K/min (ISO 11357, DIN 53765, ASTM E793, ASTM E794) quando se busca o equilíbrio termodinâmico. Em contrapartida, o objetivo do controle e da garantia de qualidade no processamento de polímeros é obter resultados de medição significativos mais rapidamente por meio de taxas de aquecimento mais altas (por exemplo, 40 K/min). O objetivo principal é comparar uma medição de corrente em uma peça rejeitada com uma peça de controle.

Influência das taxas de aquecimento e resfriamento usando o exemplo de PBT

A Figura 1 mostra o comportamento de Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão do polibutileno tereftalato (PBT) em uma taxa de aquecimento crescente. As medições foram realizadas com o DSC 204 F1 Phoenix® em uma atmosfera de nitrogênio. A taxa de aquecimento relativamente alta de 40 K/min para o PBT semicristalino não mostra mais a Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão típica da fase ß observada nos cristalitos de smaller, mas apenas o pico de Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão principal (aqui a 228°C). Ao tentar identificar o material, pode-se presumir incorretamente que o material em questão é a poliamida (PA 6). A taxa de aquecimento mais baixa de 10 K/min já mostra a fase ß claramente separada do pico principal a 217°C; isso é típico do PBT e não ocorre com o PA6.

Gráfico de análise DSC mostrando o comportamento de fusão do PBT em várias taxas de aquecimento, destacando os picos e as temperaturas.
1) Influência da taxa de aquecimento no comportamento de Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão do PBT, medida com o DSC 204 F1 Phoenix®

O resfriamento controlado da massa fundida realizado com o intracooler produz o comportamento de CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado.cristalização do PBT (figura 2). À medida que a taxa de resfriamento aumenta, tanto o início da solidificação (extremidade extrapolada, direção de visualização da direita para a esquerda) quanto a temperatura do pico de CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado.cristalização mudam para valores mais baixos (figura 3). À medida que a taxa de resfriamento aumenta, o pico de CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado.cristalização não só fica larger, mas também se estende por uma faixa de temperatura mais ampla. Embora taxas de resfriamento consideravelmente mais altas sejam empregadas na moldagem por injeção, o DSC fornece informações importantes sobre quando ou em que temperatura a peça pode ser desmoldada da ferramenta com segurança e sem perigo de distorção.

Gráfico DSC exibindo o comportamento de cristalização do PBT em taxas de resfriamento variadas, destacando os picos de temperatura e as transições.
2) Influência da taxa de resfriamento no comportamento de CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado.cristalização do PBT, medida com o DSC 204 F1 Phoenix®
Gráfico que ilustra a correlação entre as temperaturas final e de pico do PBT em relação às taxas de resfriamento, destacando os declínios de temperatura.
3) Correlações entre as temperaturas de pico e de fim de curso do PBT, medidas em diferentes taxas de resfriamento (consulte a figura 2)

Resumo

libraO operador realiza a medição da temperatura em taxas de aquecimento mais altas e registra um deslocamento da temperatura do pico de Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão em valores mais altos, mas muitas vezes se surpreende com o fato de que a medição de DSC na amostra real de polímero não apresenta o resultado desejado. A alta taxa de aquecimento faz com que os efeitos térmicos sejam deslocados; os picos individuais ou as fases de Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão não podem mais ser separados de forma confiável. A taxa de resfriamento também influencia o comportamento da CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado.cristalização. As taxas de resfriamento rápido causam um atraso na CristalizaçãoA cristalização é o processo físico de endurecimento durante a formação e o crescimento de cristais. Durante esse processo, o calor da cristalização é liberado. cristalização, mas servem para otimizar os processos de produção.

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