Resumen de Modelización de la transición vítrea con relajación entálpica a partir de datos térmicos

Jorge López Beceiro

• español

  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.

• English

  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.