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-numitei părți de inversare și a celei de nereversare a fluxului de căldură. Efectele de inversare sunt o funcție a temperaturii și oscilează cu variațiile de temperatură. Procesele fără inversare sunt o funcție de timp și se calculează ca diferență între fluxul termic total și fluxul termic cu inversare.
O măsurare modulată conține trei parametri care trebuie aleși de utilizator:
- rata de încălzire de bază
- 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 trebuie separate conțin suficiente oscilații pentru o mai bună separare 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.
Datorită masei termice reduse a cuptorului, DSC cu flux termic 214 Polyma este capabil să moduleze la rate de încălzire de 10 K/min în combinație cu perioade scurte și amplitudini mari pentru rezultate care sunt obținute rapid și precise.
Condiții de testare
O probă de polistiren a fost preparată într-o tavă Concavus® și măsurată cu DSC 214 Polyma. Acest polimer a fost încălzit la 150°C cu 10 K/min. Oscilațiile cu o perioadă de 20 s și o amplitudine de 1 K au fost utilizate ca parametri de modulare. A fost utilizată doar o cantitate small de polimer (2,36 mg), pentru a se asigura o distribuție omogenă a temperaturii în cadrul probei, în ciuda oscilațiilor rapide și a amplitudinii ridicate.
Rezultatele testelor
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 102°C (punctul median) se datorează tranziției vitroase a polistirenului. Acesta 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 108 °C, care rezultă din eliberarea tensiunii 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 de bază de 10 K/min, precum și amplitudinea de 1 K sunt ambele menținute fără nicio dificultate.
Separarea fluxului total de căldură 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 105,1°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 105,6°C (temperatura de vârf) cu o entalpie de 1,2 J/g.
Concluzie
Datorită modulării, sunt necesare doar câteva minute pentru a evalua cu exactitate tranziția vitroasă a polistirenului. DSC 214 Polyma 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 viteze mari de încălzire.