Giriş
Modüle edilmiş DSC ölçümleri, üst üste binen etkileri ayırmak için kullanılır. Numune sadece doğrusal ısıtma hızına değil, aynı zamanda sinüzoidal sıcaklık değişimlerine de tabi tutulur. Bu yöntem, ısı akışının tersine çeviren ve tersine çevirmeyen kısımlarının ayrılmasına yol açar. Tersine çevirme etkileri sıcaklığın bir fonksiyonudur ve sıcaklık değişimleri ile salınım yapar. Tersine dönmeyen süreçler zamanın bir fonksiyonudur ve toplam ısı akışı ile tersine dönen ısı akışı arasındaki fark olarak hesaplanır.
Modüle edilmiş bir ölçüm, kullanıcı tarafından seçilecek üç parametre içerir:
- Temel ısıtma hızı (K/dak cinsinden)
- Genlik (K cinsinden)
- Salınım periyodu (s cinsinden)
Uygun bir ısıtma hızı ve yeterli bir frekans, ayrıştırılacak etkilerin, etkilerin daha iyi ayrıştırılması için yeterli salınım içermesini sağlamak için gereklidir. Bu, tersine çeviren ve tersine çevirmeyen süreçlerin iyi bir şekilde ayrılması için gerekli bir koşuldur. Isı akışlı bir DSC'nin kısa salınımlarla birlikte hızlı ısıtma hızlarını takip etmesi zor olduğundan, modülasyonlu ölçümler genellikle 5 K/dak'ya eşit veya daha düşük ısıtma hızlarında gerçekleştirilir.
Yüksek Isıtma Oranları ile Sıcaklık Modülasyonu
P-Modül fırının düşük termal kütlesi sayesinde, ısı akışı DSC 300 Caliris®, hem hızlı hem de doğru sonuçlar için kısa periyotlar ve yüksek genliklerle birlikte 10 K / dak ısıtma hızlarında modüle edilebilir.
Aşağıda, bir polistiren numunesi üzerinde sıcaklık modülasyonlu bir DSC ölçümü gerçekleştirilmektedir. Tablo 1 test koşullarını özetlemektedir.
Tablo 1: Ölçüm koşulları
| Cihaz | DSC 300 Caliris® P-Modülü ile |
|---|---|
| Pota | Concavus® (alüminyum, delikli kapak ile kapalı) |
| Örnek kütle | 5.25 mg |
| Sıcaklık aralığı | -20°C ro 150°C |
| Isıtma oranı | 10 K/dak |
| Dönem | 20 s |
| Genlik | 1 K |
Ölçüm Sonuçları
Ölçülen toplam ısı akışı (geleneksel DSC eğrisine uygun olan) şekil 1'de gösterilmektedir. 84,5°C'de (orta nokta) tespit edilen EndotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon, dönüşüm için ısı gerekiyorsa endotermiktir.endotermik adım, polistirenin camsı geçişinden kaynaklanmaktadır. Numune içindeki mekanik gerilimlerin serbest kalmasından kaynaklanan 89,7°C'deki gevşeme piki ile örtüşmektedir. Bu iki etki ancak birbirinden ayrılırsa değerlendirilebilir. Bu, sıcaklık modülasyonu kullanılarak elde edilebilir.
Şekil 2, modülasyonlu ölçüm sırasında sıcaklığın mükemmel bir şekilde kontrol edildiğini göstermektedir: Altta yatan 10 K/dak ısıtma hızı ve 1 K genliğinin her ikisi de herhangi bir zorluk olmadan korunmaktadır.
Toplam ısı akışının tersinir ve tersinmez sinyallere ayrılması şekil 3'te gösterilmiştir. Cam geçişi ısı akışının tersine dönen kısmında meydana gelirken, tersinmez gevşeme zirvesi tipik bir tersinmez etkidir. Her iki etki de artık doğru bir şekilde değerlendirilebilir: Camsı geçiş 89,1°C'de (orta nokta) ve gevşeme piki 88,6°C'de (pik sıcaklık) 2,3 J/g entalpi ile tespit edilmiştir.
Sonuç
Normalden daha yüksek ısıtma hızlarındaki modülasyon sayesinde, polistirenin camsı geçişi hızlı ve doğru bir şekilde değerlendirilebilir. P-Modüllü DSC 300 Caliris®, ısı akışlı bir DSC'nin sağlamlığı ile hızlı, iyi kontrol edilen bir fırının avantajlarını bir araya getirerek yüksek ısıtma hızlarında sıcaklık modülasyonlu DSC ölçümlerine bile olanak sağlar.