Diferencijalna termička analiza (DTA)
je postupak koji se zasniva na određivanju
temperature pri kojoj zagrevani uzorak trpi bilo kakva fizička ili hemijska pretvaranja,
praćena toplotnim efektom. Odgovarajući DTA uređaj registruje ili temperaturu uzorka u toku
ravnomernog zagrevanja, ili razliku (deferenciju) temperature uzoraka i referente supstance,
koji se zagrevaju pod istim uslovima i istom brzinom. Kao referentna supstanca se obično
koristi aluminijum oksid ili neka druga supstana koja ne trpi nikakva termička pretvaranja u
posmatranom temperaturnom intervalu.
Postupak pri diferencijalnoj termičkoj analizi je sledeći:
Prilikom zagrevanja polimera beleži se promena temperature
T
sa vremenom
t
i snima
dijagram temperatura – vreme (T-t dijagram).
SLIKA 56
Na dijagramu sa slike mogu se uočiti mesta na kojima dolazi do zastoja ili do naglog
porasta temperature, što je posledica nekog procesa koji ili troši (endotermni) ili oslobađa
(egzotermni) toplotu.
Diferencijalni metod merenja podrazumeva upotrebu jednog termopara za merenje
temperature referentne supstance
R
, koja u mernom području ne pokazuje toplotne promene i
čija je temperatura proporcijalna vremenu zagrevanja, dok se sa dva dodatna termopara meri
razlika temperatura
∆T
između ispitanog uzorka
U
i referentne supstance.
Ako se snimi ponašanje uzorka, dobija se kriva označena sa
a
na slici. Ako se kriva
a
uporedi sa slikom 56 (kriva
b
na slici 58), uočava se da se prilikom grejanja (hlađenja), u
odsustvu drugih procesa, dobija prava linija, tzv. bazna linija. Ako dođe do temperaturnog
zastoja, javlja se endotermni minimum koji odgovara procesu koji troši toplotu. S druge
strane, ako se ima proces koji oslobađa toplotu, javlja se egzotermni maksimum koji odgovara
porastu temperature.
SLIKA 58
Za diferencijalnu termičku analizi koristi se uređaj prikazan na slici.
SLIKA 59.
On je sastavljen od sledećih komponenti: merne glave u koju se stavlja ispitivani
uzorak i referentna supstanca, zajedno sa termoparovima
T
kojima se mere temperatura i
razlika temperatura uzorka i referentne supstance; peći
Ґ
; programatora temperature koji
osigurava kontinualan rast ili opadanje temperature (najčešće je reč o linearnoj promeni);
uređaja koji omogućuje jednovremeno očitavanje temperature i razlike temperatura uzorka i
referentne supstance (automatski pisač, ploter i sl.).
Osim očitavanja temperature na kojoj se odvaja neki proces i dobijanja informacije o
njegovoj prirodi (egzotermni ili endotermni), sa DTA dijagrama se vidi i količina razmenjene
toplote. Naime, površina ispod maksimuma (minimuma) proporcijalna je količini oslobođene
(utrošene) toplote. Ukoliko se zna kolika je ma sa uzorka koji se ispituje, moguće je
kvantitativno odrediti toplotni efekat.
DTA se može primeniti za proučavanje sinteze polimera i za njenu optimizaciju, zatim
za analizu termičkog pretvaranja polimera, karakterizaciju njihove sposobnosti za oksidaciju,
ocenjivanje termičke stabilnosti i termodegradabilnosti polimera.
Diferencijalna skening kalorimetrija (DSC)
je metod vrlo sličan diferencijalnoj
termičkoj analizi. Reč je o tehnici kojom se meri razlika ulazne energije u ispitivani i
referentni materijal, u funkciji od temperature, i to dok su oba materijala pod kontrolisanim
temperaturnim programom. Uređaj za DSC je u suštini isti kao uređaj za DTA, s tom
razlikom što je podešen da meri ili razliku u energiji potrebnoj da se održi ista temperatura
uzorka i referentne supstance (DSC sa kompenzacijom snage), ili protok toplote (DSC sa
protokom toplote).
Radi lakšeg vizuelnog razlikovanja DSC od DTA krivih, treba ima ti u vidu da se
endotermni procesi na DTA krivoj prikazuju minimumom, a na DSC maksimumom.
Egzotermni procesi prikazuju se maksimumom na DTA krivoj, a minimum na DSC.
Jedan od zanimljivih aspekata primene DSC metoda je njegovo korišćenje za brzo
određivanje specifične toplote polimera u širokom opsegu temperatura, sa greškom koja je
manja od 1%.
Termomehanička analiza (TMA)
je jednostavan metod za određivanje fizičkih i faznih
prelaza u polimerima. Kako su temperature prelaza osetljive na promene u građi polimera, to
se metod može primeniti na proučavanje širokog spektra problema.
SLIKA 62
TMA je metod kojim se određuje deformacija materijala pod dejstvom neoscilujuće
sile u funkcii temperature. Uređaj za TMA se, u osnovi, sastoji od peći sa programatorom
temperature, nosača uzorka, sonde koja prenosi promene sa uzorka na sistem za pretvaranje
