Die dynamische Differenzkalorimetrie wird im englischen auch als Differential Scanning Calorimetry bezeichnet. Es ist ein thermisches Messverfahren und gibt Auskunft über eine bestimmte Wärmemenge, welche eine Probe beim Erhitzen oder Abkühlen aufgenommen oder abgegeben hat. Das bedeutet, dass nicht nur endotherme und exotherme, sondern auch Übergänge, welche die Umwandlungstemperatur und Enthalpie einer Stoffprobe unter verschiedenen thermischen Bedingungen misst.
Inhaltsverzeichnis
DSC Messungen: Wie funktioniert eine DSC Messung?
Bei der DSC Messung werden zwei Proben unter identischen Einflüssen mit einer definierten Temperatur aufgeheizt. Eine Probe ist nur eine Referenz und entsprechend leer. Dadurch steigt die Temperatur proportional. Die richtige Probe steigt hingegen nicht kontinuierlich. Durch das abziehen der beiden Temperaturkurven bekommt man die DSC-Messkurve, das Thermogramm.
Unter der Fläche in der Kurve erkennt man die Wärmemenge, welche zum Schmelzen benötigt wird. Diese Wärmemenge wird als Schmelzenthalpie bezeichnet.
Funktionsweise: Was misst man mit DSC?
DSC Geräte werden zur Messung von verschiedenen Thermogrammen genutzt. Dazu gehört die Identifizierung von Polymeren. Durch die Messung der Polymere kann unter anderem zwischen PE-LD,PE-LLD und PE-HD unterschieden werden. Das Verhalten der Polymere in bestimmten Temperaturbereichen kann dadurch auch bestimmt werden, denn unterhalb der Übergangstemperatur weißt ein Polymer sprödes, oberhalb duktiles Verhalten auf.
Bei der Messung der spezifischen Wärmekapazität kann geprüft werden wie viel von 1g Material zum Aufheizen von 1K erforderlich ist.
Anwendungsbeispiele. Dies wird als Information genutzt zum Schweißen und Nieten von Kunststoffen.
Zusätzlich können die Verunreinigungen von Kunststoffen ermittelt werden oder Verarbeitungsfehler. Dies kann dann zur Optimierung von Spritzgießprozessen und Behebung von Fehlern bei Kunststoff-Formteilen genutzt werden.
Dynamische Differenzkalorimetrie: Was ist ein DSC Gerät?
Die Dynamische Differentialtermoanalyse ist ein bestimmtes Verfahren mit der thermischen Analyse zur Messung von aufgenommener und abgegebener Wärmemenge einer Probe beim Aufheizen. Anders ausgedrückt ist es eine verbreitete Methode zur Bestimmung von Umwandlungstemperaturen und Enthalpieänderungen an Flüssigkeiten sowie Feststoffen bei einer kontrollierten Temperaturänderung
Einsatzorte für DSC: Verschiedene Anwendungsbereiche für einen häufigen Einsatz
Die DSC-Messmethode wird für verschiedene Zwekce genutzt und kann zur Bestimmung von vielen Eigenschaften genutzt werden, welche im Zusammenhang mit Wärme stehen. Beispiele für die Anwendungen von dem DSC-Verfahren sind:
- Kunststoffanalytik
- Polymerchemie
- Zellbiologie
- Pharmakologie
- Nanowissenschaft
- Lebensmittelanalytik
- Phasenübergänge
- Zersetzungspunkt
- Phasenübergänge
Beispiel für DSC: Die Kunststoffanalytik im Zusammenhang mit DSC
Bestimmte Belastungen müssen durch Kunststoffe und Polymere standhalten. Sie müssen also einwandfrei funktionieren. Durch das Verfahren kann festgestellt, ob die diversen Eigenschaft von den Kunststoffen erfüllt werden. Dazu zählen zum Beispiel die verschiedenen Weichmacher, Abbauprodukte, UV-Stabilisatoren oder restmonomere. Es kann also eine Auskunft über die thermische Vorgeschichte einer Kunststoffprobe gegeben werden. Neben der Polymerart kann also auch Auskunft über den Glasübergang sowie das Kristallisations- und Schmelzverhalten gegeben werden.
Fazit
Die DSC Messung ist zwar ein aufwendiges Verfahren aber notwendig und hilfreich zur Analyse von Polymeren. Die Methode wird für eine Vielzahl von Einsatzwecken, wie Kunststoffanalytik, Nanowissenschaft oder Lebensmittelanalytik verwendet. Es ist eine Methode, welche unverzichtbar für die heutige Wissenschaft ist. Durch die Methode können verschiedene Zusammensetzungen ermittelt werden, sowie das Schmelz- und Kristallisationsverhalten bestimmt werden. Daraus resultiert die Glasübergangs- Schmelz- oder Erweichungstemperatur, um die Kapazität der Wärme so zu ermitteln.