EL ANÁLISIS TÉRMICO CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE BARRIDO Y ANÁLISIS TERMOGRAVIMÉTRICO

Transcripción

1 EL ANÁLISIS TÉRMICO CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE BARRIDO Y ANÁLISIS TERMOGRAVIMÉTRICO

2 Introducción

3 Introducción

4 Calorimetría diferencial de barrido (DSC) R M R=Referencia; W R (T R -T p ) W M (T M -T p ) libre de transiciones en el rango de temperaturas bajo estudio T R T M M=Muestra T p (t)= Temperatura programada: Programa lineal de temperaturas E E M R = W (T M = W (T R R M T ) T ) p p Se registra ΔE=E M -E R

5 Comportamiento genérico de un polímero semicristalino en una experiencia DSC ΔE transformación exotérmica Transición endotérmica 1) Deflexión inicial proporcional a la capacidad calorífica de la muestra 2) Parte de la curva sin efectos térmicos (línea de base) 3) Transición vítrea de la fase amorfa 4) Pico de cristalización 5) Pico de fusión de la fase cristalina 6) Comienzo de la degradación temperatura / ºC Se detectan todos aquellos procesos que tengan asociados una variación en el aporte de energía a la muestra

6 DSC

7 DSC Transformación Curva DSC Tipo de transición Cristales Fusión múltiple (diferentes fases o tamaños de los cristales, mezcla de polímeros semicristalinos, etc.) Fusión de un polímero orientado Cristalización en condiciones isotermas Fusión Endotérmico Cristalización desde el fundido Cristalización con un calentamiento Enfriamiento desde el fundido Cristalización Transición vítrea Polimerización Descomposición Evaporación, sublimación Evaporación en crisol cerrado Otros procesos físico-químicos Exotérmico

8 TGA/SDTA

9 Análisis termogravimétrico (TGA) Se registra constantemente la masa de una muestra, colocada en una atmósfera controlada, en función de temperatura o tiempo al ir aumentando la temperatura de muestra de manera lineal con el tiempo. Los instrumentos comerciales modernos constan de: Balanza analítica muy sensible Horno Sistema de control y almacenamiento de datos Gas de purga

10 TGA/SDTA

11 Esquema de una balanza electromagnética Sensibilidad 0.1 μg a temperatura constante Sensibilidad de 1 μg en condiciones de trabajo

12 Materiales utilizados en los hornos más habituales Tipo de horno Elemento resistivo Horno Crisoles ºC Nichrome and Kanthal Fused quartz Aluminium (600ºC) Alúmina ºC Molybdenum Alúmina Mullita Platinum Alúmina Ejemplos de crisoles

13 TGA/SDTA

14 TGA/SDTA

15 Factores experimentales que afectan la precisión de las medidas TGA Masa Temperatura Flotabilidad Turbulencias de la atmósfera. Interacción atmósfera muestra Condensación y reacciones Fuerzas electrostáticas y magnéticas Deriva eléctrica Velocidad de calentamiento Conductividad térmica Entalpía de los procesos Posición de muestra, horno y sensor de temperatura Deriva eléctrica

16 TGA/SDTA

17 Introducción Patrones DSC Temperatura Indio Cinc Alumino N-octano Agua Entalpía Indio Cinc

18 Introducción Patrones TGA/SDTA Temperatura Indio Alumino Oro Platino Masa Pesa (100 miligramos) Pesa (50 miligramos)

19 Calibración en temperatura Introducción DSC 1.-Se preparan los patrones con la masa adecuada: In (6 mg) Zn(2mg) H2O (2mg) nc8h16 (2mg) 2.- Se someten a programa térmico adecuado para registrar la fusión del material 3.- Se evalúan los resultados: Se determina T onset para cada material puro 4.- Se calibra el equipo 5.- Se realiza un chequeo con In, para verificar Tª

20 Introducción Calibración en Entalpía DSC 1.-Se preparan los patrones con la masa adecuada: In (6 mg) 2.- Se somete a programa térmico adecuado para registrar la fusión del material 3.- Se evalúan los resultados: Se determina Entalpía normalizada (J/g) para cada el material puro. 4.- Se calibra el equipo 5.- Se realiza un chequeo con In, para verificar Tª y entalpía

21 Calibración en Temperatura Introducción TGA 1.-Se prepara un crisol con los patrones : In (2 perlas 12mg), Al (Un trozo, 6 mg) 2.- Se somete a programa térmico adecuado para registrar la fusión de los materiales 3.- Se evalúan los resultados con SDTA: Se determina temperaturas de fusión para cada el material puro basadas en Tª de muestra y Tª de horno. 4.- Se calibra el equipo 5.- Se realiza un chequeo con In y Al, para verificar Tª

22 Introducción Calibración en Masa TGA 1.-Se autacalibra el equipo con pesas de calibración interna 2.- Se toma una muetra patrón por ejemplo carbonato cálcico y se ensaya con el programa térmico adecuado y luego se evalúan las pérdidas de masa y se comprueba con la composición dada por el producto

23 Introducción Chequeo In DSC

24 Calibración In, Zn y n-octano DSC Introducción

25 Introducción Chequeo TGA In, Al TGA

26 Introducción Chequeo TGA In, Al Evaluado TGA

27 Introducción Curva blanco en TGA TGA