İpuçları & Püf Noktaları
Πάντα ῥεῖ (Panta Rhei) "Her Şey Akıyor" - Sıvılar Üzerinde Termal Analiz
Literatürde katıların (kompakt numuneler, tozlar vb.) ve yüksek viskoziteli malzemelerin (örneğin jeller veya macunlar) yanı sıra düşük viskoziteli sıvıların da ölçülebildiği sıklıkla görülmektedir.
Bu makalenin amacı, numune hazırlamada hangi malzeme özelliklerinin dikkate alınması gerektiği ve incelemeler için hangi ölçüm koşullarının tavsiye edildiği konusunda bazı tavsiyelerde bulunmaktır. Ana odak noktası Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC), Termogravimetrik Analiz (TGA) ve Lazer Flaş Tekniğidir (LFA).
Diferansiyel Tarama Kalorimetrisi (DSC):
DSC'de numune ile kroze tabanı arasındaki temas sinyal yoğunluğu için çok önemlidir. Bununla birlikte, birçok sıvı kroze duvarıyla temas ettiğinde kapiler yükselme gösterir; yani, içbükey bir yüzey oluşur ve sıvı ile katı arasındaki, sıvının kendi içindeki moleküller arası yapışma kuvvetlerinden daha güçlü olan yapışma kuvvetleri nedeniyle sıvı duvardan kaldırılır. Sonuç olarak, genellikle pota tabanında sadece small miktarda madde kalır.
Bu etkiyi önlemek için, sadece tabanı kaplayacak şekilde bir enjeksiyon veya pipet vasıtasıyla sadece small miktarda sıvı yerleştirilmesi tavsiye edilir (bkz. Şekil 1).
Sıvı numune testine örnek olarak, Şekil 2'de temel formülü C6H12O2 olan renksiz bir çözücü olan bütil asetatın termal davranışı gösterilmektedir. Sıvı -170°C'ye kadar soğutulduktan sonra oluşan katı başlangıçta şekilsiz kalır, ardından -109°C'de (pik sıcaklığı) kristalleşir ve -77°C'de (ekstrapole edilmiş başlangıç sıcaklığı) tekrar erir.
Dikkate alınması gereken bir diğer faktör de sıcaklığın bir fonksiyonu olarak numune bileşenlerinin buhar basıncıdır. Isıtma sırasında açık potalarda yüksek buhar basıncı, buharlaşmanın erken başlamasına ve geniş endotermal piklere yol açar. Bu durum, bazı sıvı reçinelerde olduğu gibi diğer ilginç etkilerin üst üste binmesine neden olabilir.
Saf maddeler için molar BuharlaşmaBir elementin veya bileşiğin buharlaşması, sıvı fazdan buhara bir faz geçişidir. İki tür buharlaşma vardır: buharlaşma ve kaynama.buharlaşma entalpisi (ve ayrıca molar kütle dikkate alınarak BuharlaşmaBir elementin veya bileşiğin buharlaşması, sıvı fazdan buhara bir faz geçişidir. İki tür buharlaşma vardır: buharlaşma ve kaynama.buharlaşma ısısı) buhar basıncı ölçümleri, örneğin yüksek basınçlı DSC (ASTM E 1782'ye uygun olarak) yoluyla belirlenebilir.
Hermetik olarak kapatılmış alüminyum krozelerde, iç basınç oluşumu sonuçta krozenin deformasyonuna ve hatta patlamasına neden olabilir. İstenen sıcaklık aralığına ve araştırmanın amacına bağlı olarak, bu nedenle bazen daha iyi basınçlandırılmış krozelerin kullanılması gerekir. Alüminyumdan yapılmış düşük basınçlı krozelere ek olarak medium basınçlı paslanmaz çelik krozeler veya yüksek basınçlı paslanmaz çelik veya titanium krozeler mevcuttur.
Termogravimetrik Analiz (TGA):
Yukarıda açıklanan buharlaĢmanın erken baĢlaması, kaynama noktasının çok altındaki bir sıcaklıkta kütle değiĢimi olarak ortaya çıkar (Ģekil 3). Öte yandan, son derece small delikli bir kapak kullanılırsa, BuharlaşmaBir elementin veya bileşiğin buharlaşması, sıvı fazdan buhara bir faz geçişidir. İki tür buharlaşma vardır: buharlaşma ve kaynama.buharlaşma kaynama noktasına yakın olana kadar gecikecektir (ayrıca bkz. şekil 3). Bu durumda kütle kaybının kendisi oldukça hızlıdır; buna karşılık gelen TGA eğrisi keskin bir aşağı doğru eğim sergiler. Bu tür incelemeler için 50 μm delikli alüminyum kapaklar kullanılabilir.
Şekil 3'te su üzerinde yapılan iki ölçüm gösterilmektedir: biri açık bir krozede (mavi), diğeri mikro delikli bir kapağı olan bir krozede (kırmızı). İki eğri profili birbirinden önemli ölçüde farklıdır.
Lazer Flaş Analizi (LFA):
Termal difüzivitenin LFA ile belirlenmesi için, eşit bir numune kalınlığı tabakasını garanti eden kaplar kullanılır. Numunenin kalınlığı hesaplama formülüne kare şeklinde girdiği için bu gereklidir. Bu bağlamda yepyeni olan, şekil 4'te gösterilen numune tutucu, çok kolay kullanım, yüksek ölçüm hassasiyeti ve yüksek tekrarlanabilirlik özelliklerine sahiptir. Numune kabı aşağıdan yukarıya doğru bir destek halkası, sıvı numuneler için iki besleme açıklığına sahip bir ara plastik numune halkası ile paslanmaz çelikten iki sızdırmazlık diski ve bir üst kapak plakasından oluşur. Plastik halka ve paslanmaz çelik diskler düşük maliyetle değiştirilebilir.
Numune tutucu özellikle su bazlı sıvılar, yağlar veya reçineler için uygundur, aynı zamanda yağlar gibi yüksek viskoziteli malzemeler için de uygundur.
Şekil 5, RT ile yaklaşık 80/85°C sıcaklık aralığında şekil 4'te gösterilen tipte farklı numune tutucularla su üzerinde alınan üç ölçümü göstermektedir. Değerlendirme her birinde 3 katmanlı model kullanılarak yapılmıştır. Tüm test sonuç değerleri literatür verilerinin +/- %5'i dahilindedir.
Şekil 6, 60°C'de bir model uyumu ile birlikte karşılık gelen dedektör sinyalini göstermektedir. Deneysel ve uyarlanmış verilerin iyi bir uyum içinde olduğu açıktır.
