O que é Calorimetria Exploratória Diferencial?

 

Polímeros são comumente analisados usando o DSC ZL-3047A para determinar seus pontos de transição térmica, incluindo a temperatura de transição vítrea (Tg), a temperatura de cristalização (Tc) e a temperatura de fusão (Tm). Essas transições térmicas frequentemente definem a faixa operacional para que os polímeros atendam a especificações de desempenho específicas. Como tanto o comportamento de processamento quanto as propriedades do material são influenciados pelas características reológicas, as medições reológicas também podem fornecer insights cruciais para a otimização de estruturas poliméricas.

 

O DSC ZL-3047A é altamente eficaz no estudo de materiais farmacêuticos. Ele pode detectar:

Polimorfismo (diferentes formas cristalinas)

Mudanças estruturais ao longo do tempo (efeitos do envelhecimento)

Conteúdo amorfo (avaliação de estabilidade)

Compatibilidade fármaco-excipiente (triagem de formulação)

 

Os dados resultantes podem impactar significativamente a biodisponibilidade do medicamento, as condições de processamento, os requisitos de armazenamento e a estabilidade do prazo de validade. Em muitos casos, apenas pequenas quantidades de amostra estão disponíveis, tornando essenciais instrumentos de DSC de alta sensibilidade.

Calorimetria → Mede quanto calor um material absorve ou libera durante o aquecimento/resfriamento.

 

Digitalização → Refere-se a mudanças de temperatura lineares controladas por programa, por exemplo, aquecimento a 10°C por minuto.

 

Diferencial (o conceito-chave!) → Significa comparar a amostra a um material de referência para medir a diferença no fluxo de calor.

 

Em outras palavras, o instrumento DSC contém duas panelas em seu interior:

  •Um segura sua amostra

  •Enquanto o outro segura uma “material de referência” (normalmente um cadinho inerte e vazio que não sofre alterações térmicas).

Tipo de material	Aplicações DSC Primárias	Parâmetros comuns
Fibras (por exemplo, fibras de poliéster e náilon)	– Analisar o comportamento de cristalização (cristalinidade) – Avaliar a adequação dos processos de tratamento térmico/pós-fiação – Verifique a consistência entre lotes	Tg, Tm, Pico de cristalização a frio, Cristalinidade
Filmes (por exemplo, BOPP, filmes de PET)	– Estudar diferenças de comportamento térmico antes/depois do alongamento biaxial – Analisar a distribuição do ponto de fusão (detectar fases polimórficas) – Investigar a relação entre a selagem a quente e a cristalinidade	Tg, Tm, Cristalinidade, Largura do pico de fusão
Plásticos Gerais (por exemplo, PP, PE, ABS)	– Determinar a razão cristalino/amorfa – Identificar os tipos de matéria-prima (Tg/Tm como “impressões digitais”) – Avaliar efeitos de mistura/modificação	Tg, Tm, ΔH (fusão), ΔH (cristalização)
Adesivos (por exemplo, epóxi, PUR)	– Avaliar o grau de reação/cura – Analisar a densidade de reticulação – Distinguir tipos termoplásticos e reativos – Medir Tg para prever a faixa de temperatura de serviço	Tg, pico exotérmico, calor de reação residual
Borrachas (por exemplo, EPDM, SBR, Silicone)	– Correlacionar Tg com desempenho dinâmico – Avaliar mudanças na densidade de reticulação	Tg, deslocamento de Tg, efeitos da história térmica

 

A figura seguinte é uma curva DSC típica que mostra quatro tipos de transições:

O coeficiente de temperatura é →

Ⅰ   Para uma transição secundária, é uma alteração na linha de base horizontal

Ⅱ  O pico de absorção de calor é causado pela fusão ou transição de fusão da amostra de ensaio

Ⅲ  O pico de absorção de calor é causado pela reação de decomposição ou clivagem da amostra de ensaio

Ⅳ  é o pico exotérmico, que é o resultado da transição de fase cristalina da amostra

 

Interpretação dos eixos do gráfico DSC

Eixo X (Eixo Horizontal)

• Representa: Temperatura

• Unidade: Graus Celsius (°C)

• Explicação: Simples – mostra a rampa de temperatura durante o aquecimento/resfriamento.

Eixo Y (Eixo Vertical)

• Representa: Fluxo de calor (também chamado Energia térmica)

• Unidade: Miliwatts (mW)

• Explicação chave:

  • O eixo Y faz não mostrar temperatura ou energia total.

  • Ele mede o diferença de fluxo de calor entre a amostra e a panela de referência para manter a mesma taxa de aquecimento.

  • Exemplo:

    • Se o DSC ler Fluxo de calor = 8 mW, significa:

      • A amostra é absorvendo calor (endotérmico).

      • O instrumento está fornecendo 0,008 J/s extra para a amostra (vs. referência) para manter ambos os aquecimentos na mesma taxa.

Inclinação (taxa de variação do fluxo de calor)

• Definição:A rapidez com que o fluxo de calor muda por unidade de temperatura/tempo.

• Interpretação:

  • Declive ascendente mais acentuado → A absorção de calor está acelerando (por exemplo, derretimento repentino).

  • Declive mais plano → O fluxo de calor muda gradualmente.

  • Declive descendente mais acentuado → A liberação de calor está aumentando (por exemplo, uma reação exotérmica começa).

Nota: A direção “positiva” ou “negativa” dos picos em uma curva DSC não é absoluta – depende da direção do instrumento configuração da direção do fluxo de calor.

Alguns dos padrões internacionais que a DSC cumpre são os seguintes.

Norma nº.	Âmbito de aplicação	Conteúdo principal
ISO 11357	Teste DSC de Plásticos	Transição vítrea (Tg), fusão (Tm), cristalização, estabilidade oxidativa
ASTM E967	Calibração de temperatura DSC	Calibração de temperatura usando materiais de referência (por exemplo, índio, zinco)
ASTM E968	Calibração de fluxo de calor DSC	Calibração do sinal de fluxo de calor via entalpia de fusão
JIS K 7121	Norma Industrial Japonesa (Equivalente à ISO 11357)	Métodos básicos para análise térmica de plásticos

 

Padrões Específicos de Materiais

Polímeros

• ISO 11357-3: Medição de cristalinidade

• ASTM D3418:Temperaturas de fusão/cristalização e entalpia

• ASTM D7426: Análise de Tg de borracha

Produtos farmacêuticos

• USP <891>: Validação da análise térmica

• ICH Q6A: Detecção de polimorfos (DSC é o método principal)

Metais

• ASTM E794: Determinação do ponto de fusão do metal

• ISO 17851: Comportamento de oxidação

 

Métodos Especializados

 

Calibração e Validação

• ISO 11357-1: Calibração básica de DSC

• ASTM E2716: Procedimentos de validação de dados

• NIST SRM 720: Padrão de capacidade de calor de safira

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