Calorimetría de alta velocidad para investigación y desarrollo

Es importante contar con un intervalo amplio de velocidades de calentamiento y enfriamiento para investigar los estados metaestables y las transiciones dependientes del tiempo de los polímeros. Las altas velocidades de enfriamiento y calentamiento del sistema Excellence Flash DSC 1 permiten investigar las estructuras y los procesos de materiales que, hasta ahora, no se habían podido medir.

Velocidades de calentamiento y enfriamiento

Anteriormente, se utilizaba la tecnología DSC convencional para esas investigaciones con polímeros. Sin embargo, los científicos se dieron cuenta enseguida de que se necesitaban velocidades de calentamiento y enfriamiento más altas, lo que animó a algunos investigadores a diseñar sus propios instrumentos para intentar comprender mejor los interesantes procesos de cristalización y reorganización. Son necesarias velocidades de enfriamiento más altas (entre 10 y 1.000 K/s) para comprender el comportamiento de los materiales durante su procesamiento.

Mettler Toledo ha puesto esta tecnología a disposición de todos los investigadores, diseñando un novedoso DSC que se fundamenta en un sensor de chips basado en MEMS (MEMS: sistemas microelectromecánicos).

Las tres áreas de interés principales son:

• Supresión o desplazamiento a una temperatura superior de los procesos dependientes del tiempo durante el calentamiento

• Simulación de las condiciones de proceso de polímeros, específicamente la cristalización del moldeo durante el enfriamiento

• Estudio de las rápidas reacciones isotérmicas y la cinética de la cristalización

En la figura 1 se muestra que el cambio es proporcional a la raíz de la velocidad de calentamiento (curva azul). Esto es un indicador de la fusión de los cristales iniciales. La temperatura del segundo pico disminuye proporcionalmente al logaritmo de la velocidad de calentamiento (figura 1, curva roja). La reorganización no se produce a una velocidad superior a 1.000k/s. Tras la cristalización isotérmica a 170 °C, el tereftalato de polietileno (PET) se calentó a velocidades entre 0,2 y 1.000k/s (figura 2). Las curvas del Flash DSC muestran la transición vítrea y el primer y segundo pico de fusión. La temperatura del primer pico de fusión aumenta con una velocidad de calentamiento ascendiente. El cambio es proporcional a la raíz de la velocidad de calentamiento (curva azul). Esto es un indicador de la fusión de los cristales iniciales. El segundo pico representa la fusión de los cristales que han crecido por reorganización durante el calentamiento.

Figura1: El gráfico muestra diferentes estadios de calorificación de PET.

Sin duda, esta nueva tecnología ampliará y mejorará el conocimiento de los complejos procesos de fusión, cristalización y reorganización y será una herramienta importante para los científicos y los ingenieros de materiales y procesos.