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 называемую реверсивную и нереверсивную часть 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
- 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 трудно обеспечить быструю скорость нагрева наряду с короткими колебаниями, модулированные измерения обычно проводятся при скорости нагрева менее или равной 5 К/мин.
Благодаря низкой тепловой массе печи тепловая проточная ДСК 214 Polyma способна проводить модуляцию при скоростях нагрева 10 К/мин в сочетании с короткими периодами и высокими амплитудами для получения быстрых и точных результатов.
Условия испытаний
Образец полистирола был подготовлен в кастрюле Concavus® и измерен на приборе DSC 214 Polyma. Этот полимер нагревался до 150°C со скоростью 10 К/мин. В качестве параметров модуляции использовались колебания с периодом 20 с и амплитудой 1 К. Использовалось только small количество полимера (2,36 мг), чтобы обеспечить однородное распределение температуры внутри образца, несмотря на быстрые колебания и высокую амплитуду.
Результаты испытаний
Общий измеренный тепловой поток (который соответствует обычной кривой ДСК) показан на рисунке 1. Эндотермическая ступенька, обнаруженная при 102°C (средняя точка), обусловлена стеклованием полистирола. Он перекрывается с пиком релаксации при 108°C, возникающим в результате снятия механического напряжения в образце. Эти два эффекта можно оценить, только если их разделить. Этого можно добиться 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 105,1°C (средняя точка), а пик релаксации - при 105,6°C (пиковая температура) с энтальпией 1,2 Дж/г.
Заключение
Благодаря модуляции для точной оценки стеклования полистирола требуется всего несколько минут. DSC 214 Polyma сочетает в себе надежность теплового ДСК и преимущества быстрой, хорошо контролируемой печи, что позволяет проводить температурно-модулированные измерения ДСК при высоких скоростях нагрева.