É possível observar fenómenos de fusão, cristalização e outras

Transcrição

1 A análise térmica permite caracterizar materiais em termos das suas propriedades físico-químicas ao nível macromolecular É possível observar fenómenos de fusão, cristalização e outras transições de fase As alterações nas propriedades mecânicas e eléctricas em função do tempo ou temperatura dá informação sobre processos de envelhecimento, flutuações de factores ambientais como a luz, humidade relativa, qualidade do ar, etc.

2 As amostras podem ter massas tão pequenas como 50 µg Tanto a amostra como a referência são mantidas à mesma temperatura durante a experiência A temperatura dos compartimentos da amostra e referência é aumentada linearmente com o tempo A referência deve ter uma capacidade térmica bem conhecida e definida na gama de temperaturas varrida Mede-se a diferença na quantidade de calor necessário para aumentar a temperatura da amostra e da referência em função da temperatura

3 O princípio básico subjacente a esta técnica é que, quando a amostra sofre uma transformação física como uma transformação de fase, mais ou menos calor será necessário fluir sobre ela do que sobre a referência, para manter a temperatura de ambas igual Quando uma amostra sólida funde, requer mais calor para aumentar a sua temperatura transição de fase endotérmica. Quando uma amostra cristaliza, requer menos calor para aumentar a sua temperatura transição de fase exotérmica. Cristalização Transição vítrea Fluxo de calor (mw) Fusão

4 Sensores de temperatura Aquecedores individuais Tzero NETZSCH SETARAM Instrumentation Linseis

5 DTA Técnica alternativa. O fluxo de calor permanece constante e não a temperatura Fonte de calor única

6 Observação de fenómenos de fusão, cristalização, oxidação ou outras reacções químicas e transições de fase Transição vítrea em sólidos amorfos alteração da capacidade térmica, sem ocorrer transição de fase formal, tornando-se menos viscoao Transição de sólido amorfo para sólido cristalino cristalização exotérmica Produção de diagramas de fase para vários sistemas químicos Cristais líquidos, estabilidade da oxidação, análise de drogas, ciência dos alimentos, polímeros e metais

7 Sem pigmento Azurite Branco de chumbo Amarelo de Nápoles Siena Esmalte DSC de amostras de pintura em têmpera Amostras aquecidas em O 2 a 10 ºC/min Fluxo de calor (mw/mg) exotérmico

8 Fluxo de calor (mw/mg) Endo Exo Óleo (antigo) Proteína Pigmento Gesso Óleo (antigo) Pigmento DSC de a) amostra da preparação da pintura do Século XIII, Madonna in Trono fra i SS. Pietro e Paolo, de Meliore, e b) da superfície pigmentada de branco de Madonna del Baldacchio, Rafael. Fluxo de calor (mw/mg) exotérmico Cera Óleo Óleo e resina Proteína Amostras aquecidas em O 2 a 40 ºC/min DSC de amostra da pintura do Século XIX, The Opening of the Wallhalla, de Turner.

9 Desvio Desvio Cresce a) Decresce b) Efeito de várias formas de envelhecimento de têmpera de esmalte a) Exposição a NOx/SO 2 b) Envelhecimento térmico em 21 dias c) Envelhecimento com luz em 64 dias Amostras aquecidas em O 2 a 10 ºC/min Fluxo de calor (mw/mg) exotérmico Cresce Efeitos de envelhecimento com luz c) Efeitos de envelhecimento térmico / NOx Controlo Pintura em têmpera possíveis indicadores de ambiente

10 Mede-se a variação do peso da amostra (massas µg a alguns miligramas) que é aquecida linearmente numa atmosfera controlada Balança eléctrica Fluxo de gás Tratamento de dados Controlador de temperatura Forno Amostra Termopar Fluxo de gás

11 Amarelo de Nápoles Esmalte Branco de chumbo Azurite Siena Apenas ovo Sem pigmento Curvas de TGA de amostras de têmpera Amostras aquecidas em O 2 a 10 ºC/min Variação de peso (%)

12 Mede-se a deformação da amostra sob uma carga estática % de compressão Controlo de força Tratamento de dados Controlador Sonda Forno Amostra Suporte Curvas TMA de amostras de tela do Século XIX LVDT transdutor diferencial variável linearmente Amostra aquecida a 5 ºC/min RH humidade relativa

13 Mede-se as propriedades mecânicas ou viscoelásticas de materiais poliméricos E módulo de armazenamento dinâmico para deformações, quantifica a facilidade do material armazenar energia (comportamento elástico) E módulo de perda, quantifica a facilidade do material dissipar energia por fluxo de calor (comportamento viscoso) tg δ = E /E σ tensão sinusoidal ε tensão de resposta

14 Deslocamento (%) Tempo (min) Tela durante secagem sob peso de 0,1 N (seta retirada da água) N envelh N envelh (22 meses depois) Envelh. Calor e luz 17 dias Envelh. Calor e luz 34 dias Log E (Pa) tg δ N envelh N envelh (22 meses depois) Envelh. Calor e luz 17 dias Envelh. Calor e luz 34 dias Tela não envelhecida e envelhecida artificialmente, aquecida a 3 ºC/min

15 Fresco Curado 50 ºC (12 h) Envelh. Termicamente (120 ºC, 10 min) Envelh. 8 meses Azurite Esmalte Sem pigmentos Cinábrio Resina Têmpera pigmentada Amostras aquecidas a 3 ºC/min tg δ tg δ