Calorimetria diferencia de barrido

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CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE BARRIDO

Roberto van Gelderen López.

Objetivos:
Aprender el funcionamiento del DSC y poder interpretar la información aportada por el DSC para la caracterización de polímeros mediante el análisis de los cambios energéticos que sufre el polímero en un ciclo de temperaturas.
Introducción y base teórica:
La DSC es una técnica termoanalítica en la que ladiferencia de calor entre una muestra y una de referencia es medida como una función de la temperatura. Es ampliamente utilizada en la Industria como instrumento de control de calidad debido a su aplicabilidad para valorar la pureza de las muestras y estudiar el curado de los polímeros. Su área de estudio se reduce a los polímeros ya que estos son los que presentan todas sus transiciones térmicasdentro del intervalo de temperaturas que va desde la temperatura del nitrógeno líquido hasta los 600ºC donde el aluminio, material usado en las capsulas donde se encuentran las muestras, no sufre transiciones.
El equipo consiste en dos células independientes, una para la muestra y otra para el material de referencia, cada una de las cuales dispone de una resistencia que calienta la célula a unatemperatura programa Tp y un sensor para la medida de la temperatura de cada celda(Tm y TR) las cuales mediante un software se comparan con la Tp continuamente y mediante la siguientes formulas obtiene la energía eléctrica suministradas por las resistencias.
Em=Wm(Tm-Tp)ER=WR(TR-Tp) Wm constante del material de estudioWR constante del material de referencia
La diferencia entre ambas energías esla cantidad que se representa en función de la temperatura (estudio dinámico) o en función del tiempo a temperatura constante (estudio isotermo) y son conocidas como termogramas.
El principio básico subyacente a esta técnica es que, cuando la muestra experimenta una transformación física tal como una transición de fase, se necesitará que fluya más (o menos) calor a la muestra que a la referenciapara mantener ambas a la misma temperatura. El que fluya más o menos calor a la muestra depende de si el proceso es exotérmico o endotérmico, de ser un proceso endotérmico la muestra requerirá más energía para mantenerse a la misma temperatura que la de referencia mientras que si es un proceso exotérmico requerirá menor energía para mantenerse a la temperatura del material de referencia.
Alcalibrar el DSC usamos indio, en el momento de la practica no realizamos la calibración del equipo ya que alteraría los resultados entre los medidos con la anterior calibración con los resultados de la nueva calibración, dado que hay investigadores realizando estudios con dicha maquina no se realizo la calibración.
Preparación de muestras:
Para poder estudiar correctamente un polímero debemostener en cuenta su historia, tratamientos térmicos y otros procesos sufridos por el material ya que todos estos son los determinantes de las propiedades finales del material, para borrar la historia térmica del material calentamos la muestra por encima de Tg y luego se deja enfriar. Esto forma parte del tratamiento previo al estudio de la pieza.
El material de estudio se introduce en unascapsulas de aluminio, dado que la cantidad y la forma de la muestra influyen en la calidad y precisión de los resultados debemos mejorar la superficie de contacto entre capsula, material y foco calefactor de forma que se caliente de forma homogénea, para mejorar la conductividad termina del material se emplean tapas de platino. A las tapas se les realizan unos orificios con el fin de evitar una elevadapresión en el interior que provoque la expulsión del material de estudio y contamine la célula donde se encuentran las capsulas.

Parte experimental:
A partir del siguiente termograma de una muestra de PET comercial indicar las principales transiciones térmicas que se observan.

En este termograma endotérmico correspondiente al PET podemos observar a una temperatura próxima a los 75ºC que...
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