L ỜI CẢM ƠN
1.6.2 Phương pháp phân tích nhiệt lượng kế quét vi sai (DSC)
Nhiệt dung của một vật phụ thuộc vào số độ tự do nội tức số dạng chuyển động khả dĩ của phân tử. Một chất ở trạng thái lỏng có độ tự do cao hơn ở chất rắn (các chất rắn không có chuyển động trượt và quay). Do đó khi đun nóng chất lỏng, nhiệt hấp thu để làm tăng số độ tự do và do đó nhiệt dung của một chất ở trạng thái lỏng luôn lớn hơn ở trạng thái rắn.
Khi làm lạnh nhiệt dung của một chất giảm. Nếu trong khi làm lạnh có kèm theo quá trình kết tinh, nhiệt dung thay đổi nhảy vọt tại nhiệt độ kết tinh.
DSC có hệ thống tự động cung cấp nhiệt cho mẫu đo và mẫu so sánh sao cho nhiệt độ của cả hai như nhau. Thiết bị tương đối đơn giản gồm hệ thống hai nồi, một nồi đựng mẫu đo, một nồi so sánh có chứa mẫu chuẩn, cả hai được đun nóng bằng hệ gia nhiệt riêng biệt (hình 1.8). Nhiệt độ của mỗi nồi được kiểm soát bằng đầu dò nhiệt. Nếu khi chuyển pha mẫu hấp thu nhiệt, đầu dò sẽ phát hiện ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa mẫu đo và mẫu so sánh và sẽ tăng cường độ dòng điện qua hệ gia nhiệt nhằm bù đắp nhiệt lượng bị hấp thu này. Do đó khi mẫu hấp thu nhiệt, cường độ dòng điện sẽ tăng. Cường độ dòng điện có thể được kiểm soát chính xác do đó đây là phương pháp nhạy để đo nhiệt độ chuyển pha. Kết quả đo DSC là giản đồ năng lượng cung cấp theo nhiệt độ trung bình. Bằng phương pháp cải tiến này, diện tích dưới các mũi tỉ lệ thuận một cách định lượng với sự thay đổi entalpy.
Ở nhiệt độ cao hơn Tg, polymer có nhiệt dung cao hơn so với polymer ở nhiệt độ dưới Tg. Do đó có thể dùng phương pháp DSC để xác định Tg của polymer. Tuy nhiên sự thay đổi này xảy ra không tức thời nhưng trong một khoảng nhiệt độ, nên thường được chọn là điểm uốn.
Hình 1.8Cấu tạo buồng thiết bị phân tích nhiệt vi sai