Podstawy metody różnicowej kalorymetrii skaningowej z modulacją temperatury (MTDSC) - opis termodynamiczny i kinetyczny

Pielichowski, K.; Flejtuch, K.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Podstawy metody różnicowej kalorymetrii skaningowej z modulacją temperatury (MTDSC) - opis termodynamiczny i kinetyczny

Autorzy

Pielichowski K. , Flejtuch K.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Fundamentals of differential scanning calorimetry with temperature modulation (MTDSC) - thermodynamic and kinetic descriptions

Języki publikacji

Abstrakty

Różnicowa kalorymetria skaningowa z modulacją temperatury (MTDSC - ang. Modulated Temperature Differential Scanning Calorimetry) stanowi nową odmianę metody DSC, w której program liniowego wzrostu temperatury został zastąpiony przez program periodycznych zmian o charakterze sinusoidalnym, skokowym, izotermiczno-dynamicznym. Analiza danych pomiarowych po odpowiedniej obróbce matematycznej, pozwala na rozdzielenie odwracalnych i nieodwracalnych (termodynamicznych i kinetycznych) składowych przemian cieplnych, bezpośredni pomiar ciepła właściwego, zwiększenie rozdzielczości przemian przebiegających w zbliżonej temperaturze lub nakładających się oraz zwiększenie czułości przemian subtelnych. Metoda MTDSC jest szczególnie przydatna do wyznaczania ciepła właściwego i temperatury zeszklenia polimerów i ciał szklistych, do badania heterogenicznych materiałów kompozytowych, do analizy procesów topnienia i krystalizacji oraz do badania procesów sieciowania tworzyw termoutwardzalnych. W niniejszym artykule omówione zostały podstawy teoretyczne metody MTDSC oraz podejście kinetyczne i termodynamiczne stosowane do opisu danych pomiarowych. Zamieszczono zwięzłe porównanie obu podejść i przedstawiono opis szeregu opcji metody MTDSC stosowanych w badaniach właściwości termicznych materiałów.

Modulated Temperature Differential Scanning Calorimetry (MTDSC) is a new version of the classical DSC, in which the linear rise in temperature was replaced by a rise of periodical changes of different character (sine wave, saw tooth or isothermal-dynamic). Analysis of measurements data, after an apropriate Fourier transform treatment, makes it possible to (i) separate reversing and non-reversing components of a thermal event, (ii) perform direct measurement of specific heat, (iii) improve the resolution of adjacent of overlapping phenomena and (iv) analyse subtle transitions. MTDSC method is particularly useful for determination of specific heat and glass transition of polymers and glasses, for studying heterogeneous composite materials, for analysis of melting and crystallisation transitions and for investigation of curing of thermosetting systems. In this work theoretical background of the MTDSC method as well as kinetic and thermodynamic approaches that are used to describe raw MTDSC data were described. Brief comparison of both approaches and several options of MTDSC method, applied for determination of the thermal properties of materials, were also shown.

Słowa kluczowe

metoda różnicowej kalorymetrii skaningowej z modulacją temperatury metoda MTDSC opis kinetyczny opis termodynamiczny

differential scanning calorimetry with temperature modulation MTDSC method kinetic approach thermodynamic approach

Wydawca

Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego

Czasopismo

Archiwum Nauki o Materiałach

Rocznik

2003

Tom

T. 24, nr 2

Strony

129--153

Opis fizyczny

Bibliogr. 68 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pielichowski K.

Politechnika Krakowska, Katedra Chemii i Technologii Tworzyw Sztucznych, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

autor

Flejtuch K.

Politechnika Krakowska, Katedra Chemii i Technologii Tworzyw Sztucznych, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

Bibliografia

[1] M. Reading, Trends Polym. Sci, 1, 248 (1993).
[2] Pat. USA 5 224 775 (1992).
[3] Z. Jiang, C. T. Imrie, J. M. Hutchinson, Thermochim. Acta, 387, 75 (2002)
[4] C. Tomasi, P. Mustarelli, N. A. Hawkins, V. Hill, Thermochim. Ada, 278, 9 (1996).
[5] R. Schrrenberg, V. Mathot, A. Van Hemelrijck, Thermochim. Acta, 330,3 (1999).
[6] G. W. H. Höhne, Thiermochim. Acta, 330, 45 (1999).
[7] K. Pielichowski, K. Flejtuch. Polimery, 47, 784(2002).
[8] K. Pielichowski, K. Flejluch, Polym. Adv. Techn., 13, 690 (2002).
[9]J K. Pielichowski, K. Flejtuch, Macromol. Mat. Eng., 288, 259(2003).
[10] E. Gmelin, Themochim. Ada. 304/305, l (1997).
[11] V. B. F. Mathot:, Thermochim. Acta, 35S, l (2000).
[12] V, B. R Mathot, Thermochim. Acta, 238, 155 (1994).
[13] B. B. Sauer, W. G. Kampert, E. N. Blanchard, S. A. Threefoot, B. S. Hsiao, Polymer, 41, 1099(2000).
[14] A. Toda, T. Arita, C. Tomita, M Hikosaka, Themochim. Acta, 330, 75 (1999).
[15] A. Toda, T. Arita. C, Tomiia, M. Hikosaka, Polymer, 41, 8941 (2000).
[16] A. Toda, C. Tomita, M. Hikosaka, J. Therni. Anal., 51, 623 (1998).
[17] A. Toda, C. Tomira, M. Hikosaka, Y. Saruyama, Polymer, 38, 2849 (1997).
[18] A. Toda, C. Tomita, M. Hikosaka, Y. Saruyama, Polymer, 39, 1439 (1998).
[19] G. W. H. H 5 nc, Themochim. Acta, 330, 93 (1999).
20] G. W. H. Höhne, Themochim. Acta, 304/305, 209 (1997).
[21] G. Van Assche, A. Van Hemelrijck, H. Rahier, B. Van Mele, Thermochim. Acta, 268, 121 (1995).
[22] G. Van Assclie, A. Van Hemelrijck, H. Rahier. B, Van Mele, Thermochim. Acta,286, 209 (1996).
[23] A. Van Hemelrijck, B. Van Mele. J. Therm. Anal., 49, 437(1997).
[24] G. Van Assche, A. Van Hemelrijck, B. Van Mele, J. Therm Anal., 94, 57 (1997).
[25] J. E. K. Schawe, Thermochim. Acta, 260, l (1995).
[26] P. S. Gill, S.R. Sauerbrunn, M. Reading, J. Therm. Anal., 40, 931 (1993).
[27] P. S. Gill. S.R. Sauerbrunn, M. Reading, Polym. Mater. Sci. Eng., 68, 269(1993).
[28] M. Reading, A. Luget, R. Wilson, Thermochim. Acta, 238, 295 (1994).
[29] M Reading, D. Elliot, V. L. Hill, J. Therm. Anal., 40, 949 (1993).
[30] M. Reading, Thermochim. Acta, 292, 179 (1997).
[31] K. J. Jones, I. Kinshott, M. Reading, A. Lacey, C. Nikolupoulos,
H. M. Pollock, Thermochim Acta, 304/305, 187(1997).
[32] B. Wunderlich, A. Boller. I. Okazaki, S. Kreilmeier, Thermochim. Acta, 282/283, 143(1996).
[33] B. Wunderlich, Y. Jin, A. Boller, Thermochim. Acta: 238, 277 (1994).
[34] B. Wunderlich, J. Therm. Anal., 32, 1949 (1987).
[35] Y. Jin, B. Wunderlic;h, J. Therm. Anal., 36, 765 (1990).
[36] Y. Jin, B. Wunderlich, J. Therm. Anal, 38, 2257 (1992).
[37] B. Wunderlich, Y. Jin, Thermochim. Acta, 226, 155 (1993).
[38] B. Wunderlich, A. Boller, I. Okazaki, K. Ishikiriyama, W. Chen, M. Pyda, J. Pak, I. Moon, R. Androsch, Thermochim. Acta, 330, 21 (1999).
[39] B. Wunderlich, A. Boller, I. Okazaki, K. Ishikiriyama, Thermochim. Acta, 304/305, 125 (1997).
[40] B. Wunderlich, Thermochim. Acta, 330, 43 (1997).
[41] A. Boller, C Schick, B. Wunderlich, Thermochim. Acta, 266, 97 (1995).
[42] I. Okazaki, B. Wunderlich, J. Polym. Sci.. 34, 2941 (1996).
[43] A. Boller, I. Okazaki, B. Wunderlich, Thermochim. Acta, 284, l (1996).
[44] B. Wunderlich, I. Okazaki, J. Therm. Anal, 49,57(1997).
[45] 1. Okazaki, B. Wunderlich, Macromolecules, 30, 175S (1997).
[46] K. Ishikinyam a, B. Wunderlich, Macromolecules, 30, 4126 (1997).
[47] B. Wunderlich, I. Okazaki, K. Ishikiriyama, A, Boller, Thermochim. Acta, 324, 77(1998).
[48] B. Wunderlich, Thermochim. Acta, 300, 43 (1997).
[49] B. Wunderlich, J. Therm. Anal., 49, 7 (1997).
[50] J. E. K. Schawe, Thermochim. Acta, 271, 127 (1996).
[51] G. W. H. Höhne, J. E. K. Schawe, Thermochim. Acta, 229, 27 (1993).
[52] J. E. K. Schawe, C. Schick, G. W. H. Höhne, Thermochim. Acta, 229, 37 (1993).
[53] J. E. K. Schawe, C. Schick, G. W. H. Höhne, Thermochim. Acta, 244, 49 (1994).
[54] J. E. K. Schawe, Thermochim. Acta, 229, 69 (1993).
[55] J. E. K. Schawe, G. R. Strobl, Polymer, 39, 3745 (1998).
[56] J. E. K. Schawe, Thermochim. Acta, 304/305, 111 (1997).
[57] J. E. K. Schawe, Thermochim. Acta, 261, 183 (1995).
[58] J. E. K. Schawe, E. Bergmann, Thermochim. Acta, 304/305, 179 (1997).
[59] J. E. K. Schawe, W. Winter, Thermochim. Acta, 330, 85 (1999).
[60] J. E. K. Schawe, E. Bergmann, W. Winter, J. Therm. Anal., 54, 565 (1998).
[61] J. E. K. Schawe, W. Winter, Thermochim. Acta, 298, 9 (1997).
[62] J. E. K. Schawe, G. W.H. Höhne, Thermochim. Acta, 287,213 (1996).
[63] T. Ozawa, K. Kanar i, Thermochim. Acta, 253, 183 (1995).
[64] J. M. Hutchinson, S. Monserrat, Thermochim. Acta, 286, 263 (1996).
[65] R. Reisen, G. Widma n, R. Truttmann, Thermochim. Acta, 272, 27 (1996).
[66] E. Verdonck, K.Schaap, L. C. Thomas, Int. J. Pharm., 192, 3 (1999).
[67] M. Alden, M. Wulff. S. Herdinius, Thermochira. Acta, 265. 89 (1995).
[68] M. Sandor, N. A. Bailey, E. Mathiowitz, Polymer, 43, 279 (2002).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BOS5-0008-0016