Modelización de la transición vítrea con relajación entálpica a partir de datos térmicos
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http://hdl.handle.net/2183/9883Coleccións
- Teses de doutoramento [2089]
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Modelización de la transición vítrea con relajación entálpica a partir de datos térmicosAutor(es)
Director(es)
Artiaga Díaz, RamónNaya, Salvador
Data
2011Centro/Dpto/Entidade
Universidade da Coruña. Departamento de Enxeñaría Industrial IIResumo
[Resumen] El objetivo de este trabajo es modelizar la curva de flujo de calor total que se obtiene a
partir de ensayos de calorimetría diferencial de barrido (DSC) estándar en el rango de
temperaturas de la transición vítrea y la recuperación entálpica. Para ello se propone un
modelo matemático que permite la estimación de las curvas de flujo de calor reversing y
nonreversing (se utiliza la denominación inglesa para evitar la confusión con procesos
termodinámicamente reversibles o irreversibles) a partir de la curva de flujo de calor total
obtenida en un ensayo de calorimetría diferencial de barrido. El modelo se ajusta de forma
óptima a la curva de flujo de calor total mediante técnicas de regresión no lineal.
Análogamente al MTDSC, el modelo propuesto permite separar los procesos reversing y
nonreversing, pero con la diferencia importante de que al trabajar con datos de flujo de
calor total, las señales separadas no se verán afectadas por la frecuencia de modulación.
Teniendo en cuenta estas diferencias, la separación obtenida con el modelo se compara con
la obtenida mediante MTDSC y se obtiene una estimación del efecto de la frecuencia. La
posibilidad de aplicar este modelo resulta de especial interés en el estudio del
envejecimiento físico de materiales amorfos o parcialmente amorfos, los cuales al ser
almacenados a temperaturas inferiores a su temperatura de transición vítrea, evolucionan
espontáneamente hacia un estado de equilibrio experimentando lo que se conoce como
relajación entálpica. En esas situaciones, el estudio de la transición vítrea mediante DSC
estándar es muy complicado, a no ser que se borre previamente la historia térmica, lo cual
alteraría el material. Conviene destacar que la importancia del modelo no radica en poder
obtener mediante DSC estándar algo similar a lo que se obtiene mediante MTDSC, sino en
que la estimación de la temperatura de transición vítrea obtenida está libre, a diferencia del
caso MTDSC, del efecto de la frecuencia. [Resumo] O obxectivo deste traballo é modelizar a curva de fluxo de calor total que se obtén a partir
de ensaios de calorimetría diferencial de varrido (DSC) estándar no rango de temperaturas
da transición vítrea e a recuperación entálpica. Para iso proponse un modelo matemático
que permite a estimación das curvas de fluxo de calor reversing e non-reversing (utilízase a
denominación inglesa para evitar a confusión con procesos termodinámicamente
reversibles ou irreversibles) a partir da curva de fluxo de calor total obtida nun ensaio de
calorimetría diferencial de varrido. O modelo axústase de forma óptima á curva de fluxo de
calor total mediante técnicas de regresión non lineal. Analogamente ao MTDSC, o modelo
proposto permite separar os procesos reversing e non-reversing, pero coa diferenza
importante de que ao traballar con datos de fluxo de calor total, os sinais separados non se
verán afectadas pola frecuencia de modulación. Tendo en conta estas diferenzas, a
separación obtida co modelo compárase coa obtida mediante MTDSC e obtense unha
estimación do efecto da frecuencia. A posibilidade de aplicar este modelo resulta de
especial interese no estudo do avellentamento físico de materiais amorfos ou parcialmente
amorfos, os cales ao ser almacenados a temperaturas inferiores á súa temperatura de
transición vítrea, evolucionan espontáneamente cara a un estado de equilibrio
experimentando o que se coñece como relaxación entálpica. Nesas situacións, o estudo da
transisción vítrea mediante DSC estándar é moi complicado, a non ser que se borre
previamente a historia térmica, o cal alteraría o material. Convén destacar que a
importancia do modelo non radica en poder obter mediante DSC estándar algo similar ao
que se obtén mediante MTDSC, senón en que a estimación da temperatura de transición
vítrea obtida está libre, a diferenza do caso MTDSC, do efecto da frecuencia. [Abstract] The aim of this work is to model the total heat flow curve obtained by standard differential
scanning calorimetry (DSC) in the glass transition-enthalpy recovery range of temperature.
To this aim, a mathematical model is proposed, which allows to estimate the reversing and
non-reversing curves from the total heat flow curve obtained in a standard DSC test. The
model is optimally fitted to the total heat flow curve by non linear regression techniques.
Similarly to modulated temperature-DSC (MTDSC), the model allows for separation of the
reversing and non-reversing processes, but with the important difference consisting in that,
since only total heat flow data are involved in the calculation, the separated signals will not
be affected by the modulation frequency. Taking these differences into account, the
separation obtained by the model is compared to the one obtained by MTDSC, and an
estimation of the frequency effect is also obtained. The possibility of applying this model is
of great interest for the study of the physical aging of noncrystalline or partially
noncrystalline materials, which when stored at temperatures below its glass transition
temperature, evolve spontaneously toward a state of equilibrium, experiencing what is
known as enthalpy relaxation. In those situations, the study of the glass transition by
standard DSC is very complicated, unless the thermal history is previously erased, which
would alter the material itself. It should be mentioned that the importance of the proposed
model does not lie on the possibility of obtaining by standard DSC something similar to
what is obtained by MTDSC, but on the fact that the obtained estimation of the glass
transition temperature is free, differently than in the MTDSC case, from the frequency
effect.
Palabras chave
Temperatura de transición vítrea
Temperatura de transición vítrea
Materiales
Propiedades térmicas
Temperatura de transición vítrea
Materiales
Propiedades térmicas
Dereitos
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ISBN
978-84-695-4199-9