Introdução
As medições moduladas de DSC são usadas para separar os efeitos sobrepostos. A amostra é submetida não apenas à taxa de aquecimento linear, mas também a variações de temperatura senoidais. Esse método leva à separação das chamadas partes reversas e não reversas do fluxo de calor. Os efeitos de reversão são uma função da temperatura e oscilam com as variações de temperatura. Os processos não reversíveis são uma função do tempo e são calculados como a diferença entre o fluxo de calor total e o fluxo de calor reversível.
Uma medição modulada contém três parâmetros a serem escolhidos pelo usuário:
- A taxa de aquecimento subjacente (em K/min)
- A amplitude (em K)
- O período de oscilação (em s)
Uma taxa de aquecimento adequada e uma frequência suficiente são necessárias para garantir que os efeitos a serem separados contenham oscilações suficientes para uma melhor separação dos efeitos. Essa é uma condição necessária para obter uma boa separação dos processos reversos e não reversos. Como é difícil para um DSC de fluxo de calor seguir taxas de aquecimento rápidas juntamente com oscilações curtas, as medições moduladas geralmente são realizadas com taxas de aquecimento menores ou iguais a 5 K/min.
Modulação de temperatura com altas taxas de aquecimento
Graças à baixa massa térmica do forno P-Module, o fluxo de calor do DSC 300 Caliris® pode ser modulado a taxas de aquecimento de 10 K/min em combinação com períodos curtos e amplitudes altas para obter resultados rápidos e precisos.
A seguir, uma medição de DSC com modulação de temperaturaO DSC com modulação de temperatura (TM-DSC) é usado para separar vários efeitos térmicos que ocorrem na mesma faixa de temperatura e se sobrepõem na curva de DSC.DSC com modulação de temperatura é realizada em uma amostra de poliestireno. A Tabela 1 resume as condições de teste.
Tabela 1: Condições de medição
| Dispositivo | DSC 300 Caliris® com módulo P |
|---|---|
| Cadinho | Concavus® (alumínio, fechado com tampa perfurada) |
| Massa da amostra | 5.25 mg |
| Faixa de temperatura | -20°C a 150°C |
| Taxa de aquecimento | 10 K/min |
| Período | 20 s |
| Amplitude | 1 K |
Resultados da medição
O fluxo de calor total medido (que está em conformidade com uma curva DSC convencional) é exibido na figura 1. A etapa endotérmica detectada a 84,5°C (ponto médio) deve-se à transição vítrea do poliestireno. Ele se sobrepõe a um pico de RelaxamentoQuando uma tensão constante é aplicada a um composto de borracha, a força necessária para manter essa tensão não é constante, mas diminui com o tempo; esse comportamento é conhecido como relaxamento de tensão. O processo responsável pelo relaxamento da tensão pode ser físico ou químico e, em condições normais, ambos ocorrerão ao mesmo tempo. relaxamento a 89,7°C resultante da liberação de tensões mecânicas dentro da amostra. Os dois efeitos só podem ser avaliados se forem separados. Isso pode ser feito usando a modulação de temperatura.
A Figura 2 mostra que a temperatura é perfeitamente controlada durante a medição modulada: A taxa de aquecimento subjacente de 10 K/min e a amplitude de 1 K são mantidas sem nenhuma dificuldade.
A separação do fluxo de calor total em sinais reversos e não reversos é mostrada na figura 3. A transição vítrea ocorre na parte reversa do fluxo de calor, enquanto o pico de RelaxamentoQuando uma tensão constante é aplicada a um composto de borracha, a força necessária para manter essa tensão não é constante, mas diminui com o tempo; esse comportamento é conhecido como relaxamento de tensão. O processo responsável pelo relaxamento da tensão pode ser físico ou químico e, em condições normais, ambos ocorrerão ao mesmo tempo. relaxamento irreversível é um efeito típico de não reversão. Agora, ambos os efeitos podem ser avaliados corretamente: A transição vítrea foi detectada a 89,1°C (ponto médio) e o pico de RelaxamentoQuando uma tensão constante é aplicada a um composto de borracha, a força necessária para manter essa tensão não é constante, mas diminui com o tempo; esse comportamento é conhecido como relaxamento de tensão. O processo responsável pelo relaxamento da tensão pode ser físico ou químico e, em condições normais, ambos ocorrerão ao mesmo tempo. relaxamento a 88,6°C (temperatura de pico) com uma entalpia de 2,3 J/g.
Conclusão
Graças à modulação em taxas de aquecimento mais altas do que o normal, a transição vítrea do poliestireno pode ser avaliada com rapidez e precisão. O DSC 300 Caliris® com P-Module combina a robustez de um DSC de fluxo de calor e as vantagens de um forno rápido e bem controlado, permitindo até mesmo medições de DSC com modulação de temperaturaO DSC com modulação de temperatura (TM-DSC) é usado para separar vários efeitos térmicos que ocorrem na mesma faixa de temperatura e se sobrepõem na curva de DSC.DSC com modulação de temperatura em altas taxas de aquecimento.