Introducere
Măsurătorile DSC modulate sunt utilizate pentru a separa efectele care se suprapun. Proba este supusă nu numai unei rate de încălzire liniare, ci și unor variații sinusoidale de temperatură. Această metodă conduce la separarea așa-numitelor părți de inversare și de nereversare ale fluxului de căldură. Efectele de inversare sunt o funcție a temperaturii și oscilează cu variațiile de temperatură. Procesele care nu se inversează sunt o funcție de timp și se calculează ca diferență între fluxul termic total și fluxul termic care se inversează.
O măsurare modulată conține trei parametri care trebuie aleși de utilizator:
- Rata de încălzire de bază (în K/min)
- Amplitudinea (în K)
- Perioada de oscilație (în s)
O rată de încălzire adecvată și o frecvență suficientă sunt necesare pentru a se asigura că efectele care urmează să fie separate conțin suficiente oscilații pentru o separare îmbunătățită a efectelor. Aceasta este o condiție necesară pentru realizarea unei bune separări a proceselor de inversare și de nereversare. Deoarece este dificil pentru un DSC cu flux termic să urmărească viteze de încălzire rapide împreună cu oscilații scurte, măsurătorile modulate sunt de obicei efectuate la viteze de încălzire mai mici sau egale cu 5 K/min.
Modulația temperaturii cu rate ridicate de încălzire
Datorită masei termice reduse a cuptorului P-Module, fluxul de căldură DSC 300 Caliris® poate fi modulat la viteze de încălzire de 10 K/min în combinație cu perioade scurte și amplitudini mari pentru rezultate care sunt obținute rapid și precise.
În cele ce urmează, se efectuează o măsurare DSC modulată în funcție de temperatură pe o probă de polistiren. Tabelul 1 rezumă condițiile de testare.
Tabelul 1: Condiții de măsurare
| Dispozitiv | DSC 300 Caliris® cu modul P |
|---|---|
| Creuzet | Concavus® (aluminiu, închis cu capac găurit) |
| Masa probei | 5.25 mg |
| Interval de temperatură | -20°C ro 150°C |
| Rata de încălzire | 10 K/min |
| Perioadă | 20 s |
| Amplitudine | 1 K |
Rezultatele măsurătorilor
Fluxul total de căldură măsurat (care este conform cu o curbă DSC convențională) este prezentat în figura 1. Pasul EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermic detectat la 84,5°C (punctul median) se datorează tranziției vitroase a polistirenului. Aceasta se suprapune cu un vârf de RelaxareAtunci când se aplică o deformație constantă unui compus din cauciuc, forța necesară pentru a menține acea deformație nu este constantă, ci scade în timp; acest comportament este cunoscut sub numele de relaxare a tensiunii. Procesul responsabil pentru relaxarea tensiunilor poate fi fizic sau chimic și, în condiții normale, ambele se vor produce în același timp. relaxare la 89,7 °C, care rezultă din eliberarea tensiunilor mecanice din interiorul probei. Cele două efecte pot fi evaluate numai dacă sunt separate. Acest lucru poate fi realizat utilizând modularea temperaturii.
Figura 2 arată că temperatura este perfect controlată în timpul măsurării modulate: Rata de încălzire subiacentă de 10 K/min și amplitudinea de 1 K sunt ambele menținute fără nicio dificultate.
Separarea fluxului termic total în semnale de inversare și de nereversare este prezentată în figura 3. Tranziția vitroasă are loc în partea de inversare a fluxului de căldură, în timp ce vârful de RelaxareAtunci când se aplică o deformație constantă unui compus din cauciuc, forța necesară pentru a menține acea deformație nu este constantă, ci scade în timp; acest comportament este cunoscut sub numele de relaxare a tensiunii. Procesul responsabil pentru relaxarea tensiunilor poate fi fizic sau chimic și, în condiții normale, ambele se vor produce în același timp. relaxare ireversibilă este un efect tipic de neinversare. Ambele efecte pot fi acum evaluate corect: Tranziția vitroasă a fost detectată la 89,1°C (punctul median), iar vârful de RelaxareAtunci când se aplică o deformație constantă unui compus din cauciuc, forța necesară pentru a menține acea deformație nu este constantă, ci scade în timp; acest comportament este cunoscut sub numele de relaxare a tensiunii. Procesul responsabil pentru relaxarea tensiunilor poate fi fizic sau chimic și, în condiții normale, ambele se vor produce în același timp. relaxare la 88,6°C (temperatura de vârf) cu o entalpie de 2,3 J/g.
Concluzie
Datorită modulării la rate de încălzire mai mari decât cele obișnuite, tranziția vitroasă a polistirenului poate fi evaluată rapid și precis. DSC 300 Caliris® cu P-Module combină robustețea unui DSC cu flux termic și avantajele unui cuptor rapid, bine controlat, permițând chiar și măsurători DSC modulate în funcție de temperatură la rate ridicate de încălzire.