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 oranı
- 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.
Fırının düşük termal kütlesi sayesinde, ısı akışlı DSC 214 Polyma, hem hızlı bir şekilde elde edilen hem de doğru sonuçlar için kısa periyotlar ve yüksek genliklerle birlikte 10 K / dak ısıtma hızlarında modüle edilebilir.
Test Koşulları
Bir polistiren numunesi Concavus® tavasında hazırlandı ve DSC 214 Polyma ile ölçüldü. Bu polimer 10 K/dak hızla 150°C'ye ısıtılmıştır. Modülasyon parametreleri olarak 20 s periyotlu ve 1 K genlikli salınımlar kullanılmıştır. Hızlı salınımlara ve yüksek genliğe rağmen numune içinde homojen bir sıcaklık dağılımı sağlamak için sadece small miktarda polimer (2,36 mg) kullanılmıştır.
Test Sonuçları
Ölçülen toplam ısı akışı (geleneksel DSC eğrisine uygun olan) şekil 1'de gösterilmektedir. 102°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 gerilimin serbest kalmasından kaynaklanan 108°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: 10 K/dk'lık temel ısıtma hızı ve 1 K'lık genliğin her ikisi de herhangi bir zorluk olmadan korunmaktadır.
Toplam ısı akışının tersinir ve tersinmez sinyallere ayrılması Şekil 3'te gösterilmiştir. Camsı geçiş, ısı akışının tersine dönen kısmında meydana gelirken, tersinmez gevşeme zirvesi tipik bir tersine dönmeyen etkidir. Her iki etki de artık doğru bir şekilde değerlendirilebilir: camsı geçiş 105,1°C'de (orta nokta) ve gevşeme piki 105,6°C'de (pik sıcaklık) 1,2 J/g entalpi ile tespit edilmiştir.
Sonuç
Modülasyon sayesinde, polistirenin camsı geçişini doğru bir şekilde değerlendirmek için sadece birkaç dakika gerekir. DSC 214 Polyma, 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.