Введение
Модулированные измерения ДСК используются для разделения накладывающихся друг на друга эффектов. Образец подвергается не только линейной скорости нагрева, но и синусоидальным колебаниям температуры. Этот метод позволяет разделить так называемые реверсивную и нереверсивную части теплового потока. Реверсивные эффекты являются функцией температуры и осциллируют при ее изменении. Нереверсивные процессы являются функцией времени и рассчитываются как разница между общим тепловым потоком и реверсивным тепловым потоком.
Модулированное измерение содержит три параметра, которые выбирает пользователь:
- Базовая скорость нагрева (в К/мин)
- Амплитуда (в К)
- Период колебаний (в с).
Соответствующая скорость нагрева и достаточная частота необходимы для обеспечения того, чтобы разделяемые эффекты содержали достаточно колебаний для лучшего разделения эффектов. Это необходимое условие для достижения хорошего разделения обратимых и необратимых процессов. Поскольку для ДСК с тепловым потоком сложно обеспечить быструю скорость нагрева наряду с короткими колебаниями, модулированные измерения обычно проводятся при скорости нагрева менее или равной 5 К/мин.
Модуляция температуры при высоких скоростях нагрева
Благодаря низкой тепловой массе печи P-Module тепловой поток DSC 300 Caliris® можно модулировать со скоростью нагрева 10 К/мин в сочетании с короткими периодами и высокими амплитудами для получения быстрых и точных результатов.
Далее измерение ДСК с температурной модуляцией проводится на образце полистирола. В таблице 1 приведены условия испытания.
Таблица 1: Условия измерений
| Прибор | DSC 300 Caliris® с P-модулем |
|---|---|
| Крюсиль | Concavus® (алюминиевый, закрытый проколотой крышкой) |
| Масса образца | 5.25 мг |
| Диапазон температур | -от 20°C до 150°C |
| Скорость нагрева | 10 К/мин |
| Период | 20 s |
| Амплитуда | 1 K |
Результаты измерений
Общий измеренный тепловой поток (который соответствует обычной кривой ДСК) показан на рисунке 1. Эндотермическая ступенька, обнаруженная при 84,5°C (средняя точка), обусловлена стеклованием полистирола. На него накладывается пик релаксации при 89,7°C, возникающий в результате снятия механических напряжений в образце. Эти два эффекта можно оценить, только если их разделить. Этого можно достичь с помощью температурной модуляции.
На рис. 2 показано, что температура прекрасно контролируется во время модуляционного измерения: Скорость нагрева 10 К/мин и амплитуда 1 К поддерживаются без каких-либо затруднений.
Разделение общего теплового потока на реверсивный и нереверсивный сигналы показано на рисунке 3. Стеклование происходит в реверсивной части теплового потока, в то время как пик необратимой релаксации является типичным нереверсивным эффектом. Теперь оба эффекта могут быть правильно оценены: Стеклование было обнаружено при 89,1°C (средняя точка), а пик релаксации - при 88,6°C (пиковая температура) с энтальпией 2,3 Дж/г.
Заключение
Благодаря модуляции при более высоких скоростях нагрева, чем обычно, можно быстро и точно оценить стеклование полистирола. DSC 300 Caliris® с P-модулем сочетает в себе надежность тепловой ДСК и преимущества быстрой, хорошо контролируемой печи, что позволяет проводить температурно-модулированные измерения ДСК при высоких скоростях нагрева.