Inovação tecnológica em DSC e hifenações Thiago Fatobene 2009 Perkin Elmer
DSC Fluxo de calor Princípio Monitoramento de eventos que envolvem troca de calor: eventos endotérmicos e exotérmicos, variação de Cp Propriedades são medidas sempre em relação a uma referência: quantidade de calor ou temperatura faixa de operação 180 a 750 C T / t 2
DSC Um calorímetro exploratório diferencial (DSC) mede a quantidade de energia (calor) absorvido ou liberado por uma amostra quando submetida a um programa de aquecimento, resfriamento ou mantida a temperatura constante (isoterma). Endo up 3
DSC dois princípios de operação Usa PRTs Mede entalpia diretamente Usa termopares Mede diferença de temperatura Valores de entalpia são calculados a partir da eq. De fluxo de calor 4
HyperDSC HyperDSC TM foi desenvolvido para o estudo de sistemas metaestáveis e para simular as condições reais de processamento. Com esta finalidade, a faixa de operação do DSC convencional foi estendida até 750 C/min. Neste aspecto, o HyperDSC é uma forma particular de calorimetria de alta razão de aquecimento ou resfriamento. 5
HyperDSC HyperDSC aumenta a sensibilidade com a diminuição do tempo de análise por que sua resposta é em mw (Joules por segundo). Quando uma corrida é feita com a mesma amostra em altas taxas a energia é absorvida ou liberada em um curto período de tempo aumentando a altura do sinal (aumento de sensibilidade) e diminuindo o tempo de análise. 6
7 HyperDSC
8 HyperDSC
9 HyperDSC
10 Taxas de resfriamento na fabricação de polímeros
11 Influência da taxa de resfriamento na fusão do PP
2009 Perkin Elmer DSC 8500
Cups Design Forno mais leve, plano e com maior condutividade térmica 90% de platina Fast scan aquecimento e resfriamento controlado em até 750 C/min. Ballistic cooling: retorna a temperatura de start com resfriamento de até 2100 C/min. Sistema de controle de gás integrado. 13
Desenvolvido por Cientistas para Cientistas Tampa automática. Botão para abrir e fechar a tampa dos fornos. Leds iluminam o compartimento da amostra e referência Amplo acesso para colocar a amostra mais facilmente 14
2009 Perkin Elmer Hifenações
Hifenação Hifenação é o termo usado na conexão entre 2 ou mais instrumentos aumentando a quantidade de informações da amostra. Um clássico exemplo e o CG/MS Originalmente considerado uma técnica de hifenação Hoje considerado um único produto 16
Teoricamente podemos hifenar tudo que fabricamos UV HG DSC TGA/STA DMA FT-IR MS GC-MS Raman GC ICP or ICP/MS As linhas verdes são produtos. 17
O que oferecemos: Estudo da modificação da amostra: Foto-DSC Foto-DMA HG-DMA Análise de gases emitidos (EGA) TGA ou TG/DTA-IR TGA ou TG/DTA-MS TGA ou TG/DTA-GC/MS Monitoração da amostra DSC-Raman 18
Hifenação TG*-IR TG*-MS TG*-GC/MS DSC-Raman Facilidade de uso Trocando em miúdos Windows XP com Word Windows XP com AutoCad e Microsoft Visio Linux com Visual C++ e Pascal *TG = TGA 4000, STA 6000, or Pyris 1 TGA 19
Modificação de amostra Sistema UV para DSC and DMA Estudo de foto-cura em coberturas: Tintas e Revestimentos, Material dentário e médico, Adesivo ópticos para materiais eletrônicos. Estudo de foto degradação: Farmacêutico (estocagem) e Polímeros (anti-oxidantes, mudança de propriedades, etc...) Sistema de Umidade (HG) para DMA Umidade: Farmacêutico (mudança de propriedades), Polímeros (plastificantes) e Papel e embalagem 20
EGA TGA e TG/DTA Acoplamento com IR Acoplamentos com MS Acoplamento com GC/MS Por que é importante: Explica mecanismo de reação Revela quais solventes estão presentes Grande ferramenta para estudo de decomposição 21
Ethylene vinyl acetate (EVA) %T 100 90 80 70 60 50 0.11 0.10 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01-0.00 14 12 10 8 6 4 2-0 100 200 300 400 500 600 C Name GS Profile (Temperature based Extract of EVA 70 30 20Cmin.spp) Weight (EVA 70 30 20Cmin 01.stad) 40 30 20 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Description Wavenumber Name Coadded Spectrum at 362.3 C (Temperature based Extract of Coadded Spectrum at 445.4 C (Temperature based Extract of Coadded Spectrum at 462.1 C (Temperature based Extract of Coadded Spectrum at 479.2 C (Temperature based Extract of 22
TG-MS Systems Pyris 1 TGA - Turbomass 600 23
Calcium Oxalate Scanning at 20ºC/min; helium purge 24
25 Farmacêutica: Resíduo de Solvente
EGA TG-IR Análise de grupo funcional Existem bibliotecas de fase vapor Análise em tempo real Qualitativo O vapor não é destruído Baixo custo TG-MS Análise rápida Alta sensibilidade Amplo range de aplicação Análise em tempo real Quantitativo Range de massa limitado (1200 amu) Baixa sensibilidade Baixa eficácia na análise de misturas Mais caro Bibliotecas limitadas 26
TG-GC/MS Separação de solventes e resíduos Qualitativo Tradicional Pirolisador Precisão no controle de temperatura Quantificação do evento a cada temperatura 27
28 TG-GC/MS Data - PE
DSC-Raman System Farmacêutico Polimorfismo Polímeros Estudo de cristalização Estudo de Tg Estudo de pontes de hidrogênio em polímeros 29
Acetaminophen Sólido amorfo Forma cristalina III Heat flow 50 100 150 200 Temperature / o C Forma cristalina II Fusão 30
PET O PET foi rapidamente resfriado (200 C/min) do estado fundido para o estado amorfo. A Tg é claramente observada na curva de fluxo de calor, mas não nos espectros de Raman. No Raman a maior mudança associada a alteração de estado esta no alargamento da banda C=O em 1726cm-1. 31
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Obrigado pela atenção! Thiago Fatobene Especialista de Aplicação thiago.fatobene@perkinelmer.com Thiago Gianeti Especialista em Vendas thiago.gianeti@perkinelmer.com www.perkinelmer.com.br PerkinElmer do Brasil Perdizes - São Paulo 33