Введение
Система распознавания кривых ДСК и база данных Identify - это новый и мощный программный инструмент для идентификации неизвестных образцов и контроля качества. Одной из общих проблем ДСК является зависимость кривой ДСК от массы образца и скорости нагрева. Более высокие значения массы образца и скорости нагрева приводят к смещению калорических эффектов, таких как стеклование или пики плавления, к более высоким температурам. Целью данного исследования было определить, как влияют на результаты Identify search такие температурные сдвиги.
Типичный пример
На рис. 1 показаны результаты идентификации для образца ПЭТ массой 17,83 мг, измеренные при скорости нагрева 20 К/мин (второй нагрев после охлаждения при 10 К/мин). Кривая ДСК была правильно идентифицирована как кривая ПЭТ, несмотря на то, что кривая базы данных была измерена при другой скорости нагрева (10 К/мин) на образце ПЭТ другой массы (12,16 мг). Очевидно, что сдвиги температур стеклования и плавления из-за разных условий измерения оказали лишь незначительное влияние на результат search: сходство между обеими кривыми составляет 96,5 %, что является почти идеальным совпадением!
Систематическое исследование
Влияние условий измерения "массы образца" и "скорости нагрева" на кривую ДСК и, следовательно, на результат идентификации было систематически изучено для ПЭВП. Пять различных образцов ПЭВП массой 1, 5, 10, 15 и 20 мг были нагреты от комнатной температуры до 200°C со скоростью 10 К/мин в течение двух циклов нагревания.
На рис. 2 показано, что пики плавления на кривых 2-го нагрева смещаются в сторону более высоких температур и становятся шире с увеличением массы образца - как и ожидалось. Если рассматривать кривую, полученную для образца массой 10 мг, как эталонную, то можно отметить высокие значения сходства между этой кривой и кривыми для 1, 5, 15 и 20 мг (см. таблицу на рис. 2). Для идентификации кривые, полученные для образцов 5, 10 и 15 мг, практически идентичны, так как их сходство превышает 99 %. Кривые для образцов 1 мг и 20 мг со значениями сходства выше 92 %, скорее всего, также будут распознаны правильно.
На рисунке 3 показано влияние различных скоростей нагрева на пик плавления одного и того же образца ПЭВП массой 5,21 мг. При увеличении скорости нагрева от 10 К/мин до 300 К/мин температура пика смещается от 130,3°C до 166,7°C, и пик снова значительно расширяется.
В таблице на рисунке 3 приведены значения сходства из Identify между кривой, полученной при 10 К/мин (эталон), и всеми остальными наборами данных, соответственно. Сходство между кривыми, измеренными при 10 К/мин и 20 К/мин, достигало 96,3 %. Значения сходства уменьшались примерно на 10 % при каждом удвоении скорости нагрева.
Заключительные замечания
- Было продемонстрировано, что идентификация позволяет надежно сопоставлять кривые ДСК для одних и тех же материалов, получая высокие значения сходства даже при сильно различающихся условиях измерения образцов. При использовании "стандартных" параметров search разница в 2 раза в массе образца или скорости нагрева все равно приводит к очень высоким значениям сходства, а значит, вероятно, к правильной идентификации образца.
- Для целей контроля качества, когда требуется большее различие между образцами, "требовательные" вместо "стандартных" search параметров идентификации могут быть selected для выявления незначительных различий в кривых ДСК, что приведет к large изменениям в значениях сходства.
- Кривые ДСК, измеренные при различных условиях измерения, могут быть добавлены в пользовательские libraри Identify и, следовательно, будут распознаваться в будущем. Identify также позволяет объединять кривые ДСК, измеренные при различных массах образца или скоростях нагрева, в один класс (например, класс материалов "HDPE"). Эта функция также повышает вероятность правильной идентификации образца независимо от условий измерения.