ISO 11357-1:2009
(Main)Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) — Part 1: General principles
Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) — Part 1: General principles
ISO 11357 specifies several differential scanning calorimetry (DSC) methods for the thermal analysis of polymers and polymer blends, such as thermoplastics (polymers, moulding compounds and other moulding materials, with or without fillers, fibres or reinforcements); thermosets (uncured or cured materials, with or without fillers, fibres or reinforcements); elastomers (with or without fillers, fibres or reinforcements). ISO 11357 is intended for the observation and measurement of various properties of the above-mentioned materials, such as physical transitions (glass transition, phase transitions such as melting and crystallization, polymorphic transitions, etc.); chemical reactions (polymerization, crosslinking and curing of elastomers and thermosets, etc.); the stability to oxidation; the heat capacity. ISO 11357-1:2009 specifies a number of general aspects of differential scanning calorimetry, such as the principle and the apparatus, sampling, calibration and general aspects of the procedure and test report common to all following parts. Details on performing specific methods are given in subsequent parts of ISO 11357.
Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) — Partie 1: Principes généraux
L'ISO 11357 spécifie plusieurs méthodes d'analyse calorimétrique différentielle (DSC) pour l'analyse thermique des polymères et des mélanges de polymères tels que thermoplastiques (polymères, composants pour moulage et produits pour moulage avec ou sans charge(s), fibres ou additifs de renforcement), thermodurcissables (matériaux non durcis ou durcis avec ou sans charge(s), fibres ou additifs de renforcement), élastomères (avec ou sans charge(s), fibres ou additifs de renforcement). L'ISO 11357 s'applique pour l'observation et la quantification de différents phénomènes ou propriétés des matériaux susmentionnés tels que les transitions physiques (transition vitreuse, transitions de phases telles que la fusion et la cristallisation, les transitions polymorphes, etc.), les réactions chimiques (polymérisation, réticulation et durcissement des élastomères et des thermodurcissables, etc.), la stabilité à l'oxydation, la capacité thermique. L'ISO 11357-1:2009 établit les aspects généraux de l'analyse calorimétrique différentielle tels que le principe et l'appareillage, l'échantillonnage, l'étalonnage et les aspects généraux du mode opératoire et du rapport d'essai communs à toutes les parties suivantes. Les détails relatifs à la réalisation des méthodes spécifiques sont donnés dans les autres parties de l'ISO 11357.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ISO
СТАНДАРТ 11357-1
Второе издание
2009-10-15
Пластмассы. Дифференциальная
сканирующая калориметрия.
Часть 1.
Общие принципы
Plastics – Differential scanning calorimetry (DSC) –
Part 1: General principles
Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
ISO 11357-1:2009(R)
©
ISO 2009
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 11357-1:2009(R)
Отказ от ответственности при работе в PDF
Настоящий файл PDF может содержать интегрированные шрифты. В соответствии с условиями лицензирования, принятыми
фирмой Adobe, этот файл можно распечатать или смотреть на экране, но его нельзя изменить, пока не будет получена
лицензия на интегрированные шрифты и они не будут установлены на компьютере, на котором ведется редактирование. В
случае загрузки настоящего файла заинтересованные стороны принимают на себя ответственность за соблюдение
лицензионных условий фирмы Adobe. Центральный секретариат ISO не несет никакой ответственности в этом отношении.
Adobe - торговый знак фирмы Adobe Systems Incorporated.
Подробности, относящиеся к программным продуктам, использованные для создания настоящего файла PDF, можно найти в
рубрике General Info файла; параметры создания PDF были оптимизированы для печати. Были приняты во внимание все
меры предосторожности с тем, чтобы обеспечить пригодность настоящего файла для использования комитетами-членами
ISO. В редких случаях возникновения проблемы, связанной со сказанным выше, просьба проинформировать Центральный
секретариат по адресу, приведенному ниже.
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ
© ISO 2009
Все права сохраняются. Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, без
предварительного письменного согласия ISO, которое должно быть получено после запроса о разрешении, направленного по
адресу, приведенному ниже, или в комитет-член ISO в стране запрашивающей стороны.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright @ iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii © ISO 2009 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 11357-1:2009(R)
Содержание Страница
Предисловие .iv
Введение .v
1 Область применения .1
2 Нормативные ссылки .1
3 Термины и определения .2
4 Основные принципы .8
4.1 Общие положения .8
4.2 DSC теплового потока .8
4.3 DSC с компенсацией мощности.8
5 Аппаратура и материалы.9
6 Образец для испытания.10
7 Условия испытания и кондиционирования образца.11
7.1 Условия испытания.11
7.2 Кондиционирование образцов .11
8 Калибровка .11
8.1 Общие положения .11
8.2 Калибровочные материалы .12
8.3 Температура калибровки .12
8.4 Калибровка теплоты.14
8.5 Калибровка скорости теплового потока.15
9 Проведение испытания.17
9.1 Установка прибора.17
9.2 Загрузка образца в тигель .17
9.3 Помещение тиглей в прибор .18
9.4 Выполнение измерений .18
9.5 Проверки после проведения испытания.20
10 Протокол испытания.21
Приложение A (нормативное) Расширенная калибровка температуры высокой
[11]
прецизионности .22
Приложение B (нормативное) Расширенная калибровка теплоты высокой прецизионности.24
Приложение С (информативное) Рекомендуемые калибровочные материалы .26
Приложение D (информативное) Взаимодействие калибровочных материалов с
различными материалами тиглей.29
Приложение E (информативное) Общие рекомендации .30
Библиография.31
© ISO 2009 – Все права сохраняются iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 11357-1:2009(R)
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) представляет собой всемирную федерацию,
состоящую из национальных органов по стандартизации (комитеты-члены ISO). Работа по разработке
международных стандартов обычно ведется Техническими комитетами ISO. Каждый комитет-член,
заинтересованный в теме, для решения которой образован данный технический комитет, имеет право
быть представленным в этом комитете. Международные организации, правительственные и
неправительственные, поддерживающие связь с ISO, также принимают участие в работе. ISO тесно
сотрудничает с Международной электротехнической комиссией (IEC) по всем вопросам
стандартизации в области электротехники.
Международные стандарты разрабатываются в соответствии с правилами, установленными в Части 2
Директив ISO/IEC.
Основное назначение технических комитетов заключается в разработке международных стандартов.
Проекты международных стандартов, принятые Техническими комитетами, направляются комитетам-
членам на голосование. Для их опубликования в качестве международных стандартов требуется
одобрение не менее 75 % комитетов-членов, участвовавших в голосовании.
Внимание обращается на тот факт, что отдельные элементы данного документы могут составлять
предмет патентных прав. ISO не несет ответственность за идентификацию каких–либо или всех
подобных патентных прав.
ISO 11357-1 был подготовлен Техническим комитетом ISO/TC 61, Пластмассы, Подкомитетом SC 5,
Физические и химические свойства.
Настоящее второе издание отменяет и заменяет первое издание (ISO 11357-1:1997), после
технического пересмотра. Наиболее существенные изменения следующие:
⎯ показана предпочтительное графическое представление диаграмм DSC в соответствии с
требованиями термодинамики;
⎯ включен дополнительный, более точный метод калибровки температуры, обеспечивающий
точность ± 0,3 K в широком интервале температур;
⎯ включен дополнительный, более точный метод калибровки энтальпии, обеспечивающий точность ± 0,5 %;
⎯ включен метод калибровки скорости теплового потока;
⎯ включена информация по взаимодействию между калибровочными материалами и тиглями.
ISO 11357 включает следующие части под общим названием Пластмассы. Дифференциальная
сканирующая калориметрия (DSC):
⎯ Часть 1. Общие принципы
⎯ Часть 2. Определение температуры перехода в стеклообразное состояние
⎯ Часть 3. Определение температуры и энтальпии плавления и кристаллизации
⎯ Часть 4. Определение удельной теплоемкости
⎯ Часть 5. Определение характеристических температур и времени, энтальпии реакции и
степени превращения по кривым реакции
⎯ Часть 6. Определение времени индукционного окисления (изотермическое OIT) и температура
индуктивного окисления (динамеческая OIT)
⎯ Часть 7. Определение кинетики кристаллизации
iv © ISO 2009 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 11357-1:2009(R)
Введение
ISO 11357 описывает методы термоэлектрической дифференциальной сканирующей калориметрии
(DSC), которые можно использовать с целью обеспечения качества, в повседневных проверках сырья
и готовой продукции или для определения сопоставимых данных, требующихся для таблиц или баз
данных. Методы, представленные в ISO 11357, применяются в тех случаях, если в стандартах на
продукцию или стандартах, описывающих специальные условия кондиционирования образцов, не
задается иных требований.
© ISO 2009 – Все права сохраняются v
---------------------- Page: 5 ----------------------
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 11357-1:2009(R)
Пластмассы. Дифференциальная сканирующая
калориметрия.
Часть 1.
Общие принципы
ПОЛОЖЕНИЕ ПО БЕЗОПАСНОСТИ — Лица, пользующиеся данным документом, должны быть
знакомы с обычной лабораторной практикой. Данный документ не ставит цели рассмотреть все
вопросы, связанные с безопасностью его использования. Пользователь сам несет
ответственность за установление правил безопасности и охраны здоровья, соответствующих
требованиям национальных регламентов.
1 Область применения
ISO 11357 устанавливает несколько методов дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC)
для теплового анализа полимеров м полимерных смесей, например
⎯ термопласты (полимеры, формовочные массы и другие формовочные материалы, с
наполнителями или без наполнителей, волокнами или армирующими материалами);
⎯ термореактивные пластмассы (не вулканизованные или вулканизованные материалы, с
наполнителями или без наполнителей, волокнами или армирующими материалами);
⎯ эластомеры (с наполнителями или без наполнителей, волокнами или армирующими материалами).
ISO 11357 предназначен для наблюдения и измерения различных характеристик и связанных с ними
явлений упомянутых выше материалов, например
⎯ физические переходы (переход в стеклообразное состояние, фазовые переходы, такие как
плавление и кристаллизация, полиморфные переходы, и т.д.);
⎯ химические реакции (полимеризация, перекрестное сшивание и отверждение эластомеров и
термореактивных пластмасс, и т.д.);
⎯ устойчивость к окислению;
⎯ теплоемкость.
Настоящая часть ISO 11357 устанавливает ряд общих аспектов дифференциальной сканирующей
калориметрии, например, сущность метода и оборудование, отбор проб, калибровка и общие вопросы
методики, а также протокол испытания, общий для всех следующих частей.
Подробности исполнения конкретных методов приведены в последующих частях международного
стандарта ISO 11357 (см. Предисловие).
2 Нормативные ссылки
Следующие ссылочные документы обязательны для применения данного документа. Для
датированных ссылок применяется только указанное издание. Для недатированных ссылок
© ISO 2009 – Все права сохраняются 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 11357-1:2009(R)
применяется самое последнее издание указанного документа (включая все изменения).
ISO 291, Пластмассы. Стандартные атмосферы для кондиционирования и испытания
ISO 472, Пластмассы. Словарь
ISO 80000-5, Величины и единицы. Часть 5. Термодинамика
3 Термины и определения
Применительно к данному документу используются термины и определения, приведенные в ISO 472 и
ISO 80000-5, а также следующие.
3.1
дифференицальная сканирующая калориметрия
differential scanning calorimetry
DSC
способ выведения разности между скоростью теплового потока в тигель с образцом и к тиглю,
используемому для сравнения как функции температуры и/или времени посредством нагревания
испытуемого образца и контрольного образца по одной и той же программе изменения температуре в
установленной атмосфере с помощью симметричной системы измерения
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Обычной практикой является регистрация каждого измерения, построение кривой температуры
или времени, откладываемых по оси абсцисс, и разности скоростей теплового потока по оси ординат. На кривой
DSC указывается экзотермическое или эндотермическое направление.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Согласно принципам термодинамики энергия, поглощаемая системой, считается
положительной, а энергия, выделяемая системой, отрицательной. Такой подход предполагает, что
эндотермическое направление указывает вверх по оси ординат, а экзотермическое - вниз (см. Рисунки 1 и 2).
Имеется также преимущество, заключающееся в том, что направления тепловых воздействий на графиках
скорости теплового потока и удельной теплоемкости согласуются.
3.2
калибровочный материал
calibration material
материал, для которого одна или несколько тепловых характеристик достаточно однородны и точно
установлены, что использовать их для калибровки прибора DSC или для оценки метода измерения
3.3
тигель для сравнения (контроля)
reference crucible
тигель, используемый на контрольной стороне симметричного держателя тиглей в сборе
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Контрольный тигель обычно пустой.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 В особых случаях, таких как измерение высоконаполненных или армированных полимеров или
образцов, имеющих теплоемкость, сопоставимую с теплоемкостью тигля, можно использовать подходящий
материал в контрольном тигле. Такой контрольный материал должен оставаться термически неактивным в
рассматриваемом диапазоне температуры и времени, а его теплоемкость должна быть аналогичной теплоемкости
испытуемого образца. В случае наполненных и армированных продуктов можно использовать, например,
наполнитель или армирующий материал в чистом виде.
3.4
скорость теплового потока
heat flow rate
количество теплоты, переносимого в единицу времени (dQ/dt), выраженное в ваттах (Вт) или
милливаттах (мВт)
ПРИМЕЧАНИЕ Общее количество переносимого тепла, Q, соответствует интегралу скорости теплового потока по времени:
2 © ISO 2009 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 11357-1:2009(R)
dQ
Qt= d (1)
∫
dt
3.5
изменение теплоты
change in heat
ΔQ
количество теплоты, поглощенное (эндотермический процесс, ΔQ положительная) или выделенное
(экзотермический процесс, ΔQ отрицательная) в определенном интервале времени, t, или температуры,
T, образцом, подвергающимся химическому или физическому изменению и/или температурному
изменению:
t
2
dQ
Δ=Qtd (2)
∫
dt
t
1
или
T
2
60 dQ
Δ=QTd (3)
∫
β dt
T
1
где
ΔQ выражается в джоулях (Дж) или как удельная величина, Δq, выражаемая в джоулях на
−1
количество материала в граммах (Дж⋅г ) или джоулях на количество материала в молях
−1
(Дж⋅моль );
β постоянная скорость нагревания или охлаждения, dT/dt, выраженная в Кельвинах в
−1
минуту(K⋅мин ).
ПРИМЕЧАНИЕ Если измерения проводятся при постоянном давлении, ΔQ соответствует изменению энтальпии, ΔH.
3.6
удельная теплоемкость при постоянном давлении
specific heat capacity at constant pressure
c
p
количество теплоты, необходимое для увеличения температуры единицы массы материала на 1 K при
постоянном давлении:
1d⎛⎞Q
c=× (4)
p ⎜⎟
mTd
⎝⎠
p
или
⎛⎞
160 dQ
c=× × (5)
⎜⎟
p
mtβ d
⎝⎠
p
где
dQ количество теплоты, выраженное в джоулях (Дж), для увеличения температуры количества
материала массой m, выраженной в граммах (г), на dT кельвинов при постоянном давлении;
−1
β скорость нагревания, выраженная в кельвинах в минуту (K⋅мин );
−1 −1
c выражается в джоулях на грамм на кельвин (Дж⋅г ⋅K )
p
© ISO 2009 – Все права сохраняются 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 11357-1:2009(R)
−1 −1
ПРИМЕЧАНИЕ 1 c также можно выразить в джоулях на моль на кельвин (Дж⋅моль ⋅K ), если количество
p
материала, m, выражено в молях.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 При анализе полимеров необходимо, чтобы измеренная удельная теплоемкость не включала
изменений теплоты за счет химической реакции или физического перехода.
3.7
базисная линия
baseline
часть зарегистрированной кривой, в которой не происходит реакций или переходов
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Это может быть базисной линией изотермы, когда температура поддерживается постоянной,
или динамической базисной линией, когда температура изменяется в соответствии с контролируемой программой
изменения температуры.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Базисные линии, определенные в 3.7.1 - 3.7.3, относятся только к квазистационарному
диапазону, т.е. когда прибор работает в стабильных условиях непосредственно после начала или
непосредственно перед концом испытания DSC (см. Рисунок 1).
Обозначение
dQ/dt скорость теплового потока 3 базисные линии образца
T температура 4 виртуальная базисная линия
t время 5 базисная линия прибора
1 dQ/dt от t (или T) 6 квазистационарный диапазон
2 T от t 7 изотермическая начальная базисная линия
8 изотермическая конечная базисная линия
a
Эндотермическое направление.
Рисунок 1 — Схематическое изображение базисных линий
3.7.1
базисная линия прибора
instrument baseline
кривая, полученная с использованием только пустых тиглей идентичной массы и материала,
помещенных в позиции измеряемого и контрольного образцов ячейки DSC
4 © ISO 2009 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 11357-1:2009(R)
ПРИМЕЧАНИЕ Базисная линия прибора требуется для измерений теплоемкости.
3.7.2
базисная линия образца
specimen baseline
Кривая DSC, полученная вне зон(ы) каких-либо реакций или переходов, когда в прибор помещены
тигель с испытуемым образцом и контрольный тигель
ПРИМЕЧАНИЕ 1 На этом участке кривой разность скоростей теплового потока в тигле с образцом и контрольным
тиглем зависит только от теплоемкости образца и базисной линии прибора.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Базисная линия образца отражает относительно низкую температурную зависимость
теплоемкости образца и, таким образом, является практически постоянной, т.е. базисная линия является
практически гладкой.
ПРИМЕЧАНИЕ 3 Для определений теплоемкости требуется динамическая кривая DSC и, кроме того, базисные
линии прибора и изотермические базисные линии начала и конца процесса (см. Рисунок 1).
3.7.3
виртуальная базисная линия
virtual baseline
воображаемая линия, проведенная через зону реакции и/или перехода, предположив, что теплота
реакции и/или перехода равна нулю
ПРИМЕЧАНИЕ 1 При допущении линейной зависимости изменения теплоемкости при изменении температуры,
виртуальная базисная линия проводится методом экстраполяции или интерполяции базисной линии образца в
прямую. Обычно она показывается на графике DSC для удобства (см. Рисунки 1 и 2).
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Виртуальная базисная линия, проведенная из начала пика, T , к концу пика, T , (базисная линия
i f
пика) позволяет осуществить определение площади пика, по которой можно получить теплоту перехода. Если не
происходит значительного изменения теплоемкости при реакции или переходе, то базисную линию можно
провести простым соединением начала пика с концом пика прямой линией. Если происходит значительное
изменение теплоемкости, можно провести сигмоидальную базисную линию.
ПРИМЕЧАНИЕ 3 Экстраполированные и интерполированные виртуальные базисные линии не обязательно
совпадают друг с другом (см. Рисунок 2).
3.8
скачок
step
неожиданное положительное или отрицательное изменение высоты кривой DSC, происходящее на
ограниченном температурном интервале
ПРИМЕЧАНИЕ Скачок кривой DSC может быть вызван, например, переходом в стеклообразное состояние (см.
Рисунок 2).
3.8.1
высота скачка
step height
разность между высотами экстраполированных базисных линий до и после скачка, измеренная на
момент времени и температуры, соответствующей точке на кривой DSC, которая лежит на равных
расстояниях от двух базисных линий
3.9
пик
peak
часть кривой DSC, которая отходит от базисной линии испытуемого образца, достигает максимума или
минимума и затем возвращается на базисную линию образца
ПРИМЕЧАНИЕ Пик на кривой DSC может указывать на химическую реакцию или переход первого порядка.
Начала отхода пика от виртуальной базисной линии соответствует началу реакции или перехода.
© ISO 2009 – Все права сохраняются 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 11357-1:2009(R)
3.9.1
эндотермический пик
endothermic peak
пик, в котором скорость теплового потока в тигель с испытуемым образцом больше, чем в контрольный
тигель
ПРИМЕЧАНИЕ Это соответствует переходу с поглощением теплоты.
3.9.2
экзотермический пик
exothermic peak
пик, в котором скорость теплового потока в тигель с испытуемым образцом меньше, чем в контрольный
тигель
ПРИМЕЧАНИЕ Это соответствует переходу с выделением теплоты.
3.9.3
площадь пика
peak area
площадь, ограниченная пиком и интерполированной виртуальной базисной линии
3.9.4
высота пика
peak height
максимальное расстояние в направлении оси ординат между интерполированной виртуальной
базисной линией и кривой DSC на участке пика
ПРИМЕЧАНИЕ Высота пика, которая выражается в ваттах (Вт) или ваттах на грамм (Вт/г), не обязательно
пропорциональна массе испытуемого образца.
3.9.5
ширина пика
peak width
расстояние между температурами или моментами времени, соответствующими началу пика и концу
пика
3.10
характеристические температура и время
characteristic temperatures, T, and times, t
Эти параметры определены на Рисунке 2, на котором показана типичная кривая DSC.
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Для всех типов приборов DSC необходимо различать две различные категории температуры:
⎯ температура в положении контроля;
⎯ и температура в положении испытуемого образца.
Температура в позиции контроля – это температура, предпочтительная для построения термограмм. Если
используется температура позиции испытуемого образца, то это необходимо указать в протоколе испытания.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Характеристические температуры выражают в градусах Цельсия (°C), относительные
температуры и разности температур в кельвинах (K), а характеристическое время в секундах (с) или минутах (мин)
(см. Рисунок 2).
ПРИМЕЧАНИЕ 3 Кривую DSC можно также построить, используя время, t, откладываемое по абсциссе вместо
температуры, T.
6 © ISO 2009 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 11357-1:2009(R)
Обозначение
dQ/dt скорость теплового потока 1 экстраполированная базисная линия
T температура (или t, время) 2 интерполированная базисная линия
Характеристические температуры
Первый подстрочный индекс или пара индексов, обозначают положение кривой DSC по отношению к скачку или пику:
T первый обнаруживаемый отход кривой от
⎯ температура в начале
i
экстраполированной стартовой базисной линии
T (для пика) точка пересечения интерполированной
интерполированная или экстраполированная
ei
температура в начале
виртуальной базисной линии и касательной,
проведенной через точку перегиба ближней стороны
пика или (для скачка) точка пересечения
экстраполированной стартовой базисной линии и
касательной, проведенной в точку перегиба скачка;
T половина высоты скачка;
⎯ температура средней точки
1/2
T максимальное расстояние между кривой и виртуальной
⎯ температура пика
p
базисной линией на участке пика;
T (для пика) точка пересечения интерполированной
⎯ интерполированная или экстраполированная
ef
температура конца
виртуальной базисной линии и касательной,
проведенной через точку перегиба дальней стороны
пика или (для скачка) точка пересечения
экстраполированной стартовой базисной линии и
касательной, проведенной в точку перегиба скачка
T последнее обнаруживаемое отклонение кривой от
⎯ температура конца f
экстраполированной концевой базисной линии
Второй подстрочный индекс указывает на тип перехода:
g переход в стеклообразное состояние;
c кристаллизация;
m плавление.
a
Эндотермическое направление.
Рисунок 2 — Типичная кривая DSC (схематическое изображение)
© ISO 2009 – Все права сохраняются 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 11357-1:2009(R)
4 Основные принципы
4.1 Общие положения
Разность между скоростью теплового потока в испытуемый образец и скоростью потока в контрольный
тигель измеряется как функция температуры и/или времени, когда испытуемый образец и контрольный
тигель подвергаются воздействию температуры по одной и той же программе в установленной
атмосфере.
Можно осуществить DSC двух типов: DSC теплового потока и DSC с компенсацией мощности.
4.2 DSC теплового потока
Позиции испытуемого образца и контрольного образца подвергают воздействию температуры по
одинаковой программе от одного нагревателя. Разность температур, ΔT, возникает между испытуемым
образцом и контрольной позицией из-за разницы теплоемкости испытуемого и контрольного образца.
По этой разности температур выводят разность скоростей теплового потока к испытуемому образцу и
контрольному тиглю и обычно регистрируется против температуры контрольной позиции, T , или
ref
против времени.
Схематическое изображение прибора для калориметрии DSC теплового потока дано на Рисунке 3.
Обозначение
1 позиция испытуемого образца 4 отдельные нагреватели
2 контрольная позиция 5 измерительная схема для T , T и ΔT
specimen ref
3 термопары 6 печь
T температура в позиции испытуемого образца (T )
1 specimen
T температура контрольной позиции (T )
2 ref
ΔT разность температур между позицией испытуемого образца и контрольной позицией
Рисунок 3 — Схематическое изображение основным принципов DSC теплового потока
4.3 DSC с компенсацией мощности
В методе DSC с компенсацией мощности используют для испытуемого образца и контроля отдельные
нагреватели. Регистрируют разность электрической мощности, требующейся для поддержания
позиции, в которой находится образец, и позиции, используемой для сравнения при одинаковой
температуре, в зависимости от температуры и времени, при воздействии на каждую позицию с
использованием одинаковой программы температурного контроля.
Для изопериболических калориметров с компенсацией мощности, окружающая температура (т.е.
8 © ISO 2009 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 11357-1:2009(R)
температура радиатора) должна сохраняться постоянной.
Схематическое изображение прибора DSC с компенсацией мощности показано на Рисунке 4.
Обозначение
1 позиция испытуемого образца T температура в позиции испытуемого образца (T )
1 specimen
2 позиция тигля для сравнения T температура в контрольной позиции (T )
2 ref
3 термометры
4 отдельные нагреватели
5 измерительная цепь для T и T
specimen ref
6 схема компенсации теплового потока
7 радиатор
Рисунок 4 — Схематическое изображение основных принципов DSC с компенсацией мощности
5 Аппаратура и материалы
5.1 Дифференциальный сканирующий калориметр со следующими возможностями:
a) Наличие симметричного держателя тиглей в сборе, который имеет подставки для тигля с
образцом и тигля для сравнения.
b) Способность давать постоянную скорость потока нагревания и охлаждения, необходимых для
предполагаемых измерений.
c) Способность поддержать температуру испытания постоянной в пределах ± 0,3 K или меньше в
течение не менее 60 мин.
d) Способность выполнять ступенчатое нагревание или ступенчатое охлаждение.
ПРИМЕЧАНИЕ Обычно это достигается посредством подходящего сочетания режимов линейного
нагревания или охлаждения и постоянной температуры.
e) Способность поддерживать постоянную скорость потока продувочного газа, контролируемую в
−1 −1
пределах ± 10 % в диапазоне скоростей потока (например, от 10 мл⋅мин до 100 мл⋅мин ).
ПРИМЕЧАНИЕ Фактическая скорость газового потока будет зависеть от конструкции используемого
прибора.
f) Температурный диапазон в соответствии с требованиями эксперимента.
g) Диапазон скоростей газового потока ± 100 мВт или больше.
h) Наличие регистрирующего устройства, обеспечивающего автоматическую запись измерительной
кривой зависимости скорости потока от температуры и времени.
© ISO 2009 – Все права сохраняются 9
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 11357-1:2009(R)
i) Способность измерять температурные сигналы с разрешением ± 0,1 K и точностью ± 0,5
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11357-1
Second edition
2009-10-15
Plastics — Differential scanning
calorimetry (DSC) —
Part 1:
General principles
Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) —
Partie 1: Principes généraux
Reference number
ISO 11357-1:2009(E)
©
ISO 2009
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 11357-1:2009(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2009
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2009 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 11357-1:2009(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
4 Basic principles .8
4.1 General .8
4.2 Heat-flux DSC.8
4.3 Power-compensation DSC.8
5 Apparatus and materials.9
6 Specimen.10
7 Test conditions and specimen conditioning .11
7.1 Test conditions .11
7.2 Conditioning of specimens .11
8 Calibration.11
8.1 General .11
8.2 Calibration materials .12
8.3 Temperature calibration.12
8.4 Heat calibration.14
8.5 Heat flow rate calibration.15
9 Procedure.17
9.1 Setting up the apparatus .17
9.2 Loading the specimen into the crucible.17
9.3 Insertion of crucibles into the instrument .18
9.4 Performing measurements.18
9.5 Post-run checks.20
10 Test report.21
[11]
Annex A (normative) Extended, high-precision, temperature calibration .22
Annex B (normative) Extended, high-precision, heat calibration.24
Annex C (informative) Recommended calibration materials.26
Annex D (informative) Interaction of calibration materials with different crucible materials .29
Annex E (informative) General recommendations.30
Bibliography.31
© ISO 2009 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 11357-1:2009(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 11357-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 5, Physical-
chemical properties.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 11357-1:1997), which has been technically
revised. The most important changes are the following:
⎯ an indication has been given of the preferred graphical representation of DSC diagrams in accordance
with thermodynamic requirements;
⎯ an additional, more precise, method of temperature calibration, providing an accuracy of ± 0,3 K over an
extended temperature range, has been included;
⎯ an additional, more precise, procedure for enthalpy calibration, providing an accuracy of ± 0,5 %, has
been included;
⎯ a procedure for heat flow rate calibration has been included;
⎯ information has been included on interactions between calibration materials and the crucibles.
ISO 11357 consists of the following parts, under the general title Plastics — Differential scanning calorimetry
(DSC):
⎯ Part 1: General principles
⎯ Part 2: Determination of glass transition temperature
⎯ Part 3: Determination of temperature and enthalpy of melting and crystallization
⎯ Part 4: Determination of specific heat capacity
⎯ Part 5: Determination of characteristic reaction-curve temperatures and times, enthalpy of reaction and
degree of conversion
⎯ Part 6: Determination of oxidation induction time (isothermal OIT) and oxidation induction temperature
(dynamic OIT)
⎯ Part 7: Determination of crystallization kinetics
iv © ISO 2009 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 11357-1:2009(E)
Introduction
ISO 11357 describes thermoanalytical DSC test methods which can be used for quality assurance purposes,
for routine checks of raw materials and finished products or for the determination of comparable data needed
for data sheets or databases. The procedures given in ISO 11357 apply as long as product standards or
standards describing special atmospheres for conditioning of specimens do not specify otherwise.
© ISO 2009 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 11357-1:2009(E)
Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) —
Part 1:
General principles
SAFETY STATEMENT — Persons using this document should be familiar with normal laboratory
practice, if applicable. This document does not purport to address all of the safety concerns, if any,
associated with its use. It is the responsibility of the user to establish appropriate safety and health
practices and to ensure compliance with any regulatory requirements.
1 Scope
ISO 11357 specifies several differential scanning calorimetry (DSC) methods for the thermal analysis of
polymers and polymer blends, such as
⎯ thermoplastics (polymers, moulding compounds and other moulding materials, with or without fillers,
fibres or reinforcements);
⎯ thermosets (uncured or cured materials, with or without fillers, fibres or reinforcements);
⎯ elastomers (with or without fillers, fibres or reinforcements).
ISO 11357 is intended for the observation and measurement of various properties of, and phenomena
associated with, the above-mentioned materials, such as
⎯ physical transitions (glass transition, phase transitions such as melting and crystallization, polymorphic
transitions, etc.);
⎯ chemical reactions (polymerization, crosslinking and curing of elastomers and thermosets, etc.);
⎯ the stability to oxidation;
⎯ the heat capacity.
This part of ISO 11357 specifies a number of general aspects of differential scanning calorimetry, such as the
principle and the apparatus, sampling, calibration and general aspects of the procedure and test report
common to all following parts.
Details on performing specific methods are given in subsequent parts of ISO 11357 (see Foreword).
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 291, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing
© ISO 2009 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 11357-1:2009(E)
ISO 472, Plastics — Vocabulary
ISO 80000-5, Quantities and units — Part 5: Thermodynamics
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 472 and ISO 80000-5 and the
following apply.
3.1
differential scanning calorimetry
DSC
technique in which the difference between the rate of flow of heat into a specimen crucible containing the
specimen and that into a reference crucible is derived as a function of temperature and/or time while the
specimen and reference are subjected to the same controlled temperature programme in a specified
atmosphere using a symmetrical measurement system
NOTE 1 It is common practice to record, for each measurement run, a curve in which temperature or time is plotted as
the abscissa and heat flow rate difference as the ordinate. The endothermic and/or exothermic direction is indicated on the
DSC curve.
NOTE 2 According to the principles of thermodynamics, energy absorbed by a system is considered positive while
energy released is negative. This approach implies that the endothermic direction points upwards in the ordinate and the
exothermic direction downwards (see Figures 1 and 2). It also has the advantage that the direction of thermal effects in
plots of heat flow rate and specific heat are consistent.
3.2
calibration material
material for which one or more of the thermal properties are sufficiently homogeneous and well established to
be used for the calibration of a DSC instrument or for the assessment of a measurement method
3.3
reference crucible
crucible used on the reference side of the symmetrical crucible holder assembly
NOTE 1 Normally the reference crucible is empty.
NOTE 2 In special cases, such as the measurement of highly filled or reinforced polymers or specimens having a heat
capacity comparable to that of the crucible, a suitable material can be used inside the reference crucible. This reference
material should be thermally inactive over the temperature and time range of interest and its heat capacity should be
similar to that of the specimen. In the case of filled or reinforced products, the pure filler or reinforcement can be used, for
example.
3.4
heat flow rate
quantity of heat transferred per unit time (dQ/dt), expressed in watts (W) or milliwatts (mW)
NOTE The total quantity of heat transferred, Q, corresponds to the time integral of the heat flow rate:
dQ
Qt= d (1)
∫
dt
2 © ISO 2009 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 11357-1:2009(E)
3.5
change in heat
∆Q
quantity of heat absorbed (endothermic, ∆Q positive) or released (exothermic, ∆Q negative) within a specified
time, t, or temperature, T, range by a specimen undergoing a chemical or physical change and/or a
temperature change:
t
2
dQ
∆=Qtd (2)
∫
dt
t
1
or
T
2
60 dQ
∆=QTd (3)
∫
β dt
T
1
where
∆Q is expressed in joules (J) or as a specific quantity, ∆q, expressed in joules per amount of material in
−1 −1
grams (J⋅g ) or joules per amount of material in moles (J⋅mol );
−1
β is the constant heating or cooling rate, dT/dt, expressed in kelvins per minute (K⋅min ).
NOTE If measurements are made at constant pressure, ∆Q corresponds to the change in enthalpy, ∆H.
3.6
specific heat capacity at constant pressure
c
p
quantity of heat necessary to raise the temperature of unit mass of material by 1 K at constant pressure:
1d⎛⎞Q
c =× (4)
⎜⎟
p
mTd
⎝⎠
p
or
160⎛⎞dQ
c =× × (5)
p ⎜⎟
mtβ d
⎝⎠
p
where
dQ is the quantity of heat, expressed in joules (J), necessary to raise the temperature of an amount of
material of mass m, expressed in grams (g), by dT kelvins at constant pressure;
−1
β is the heating rate, expressed in kelvins per minute (K⋅min );
−1 −1
c is expressed in joules per gram per kelvin (J⋅g ⋅K )
p
−1 −1
NOTE 1 c may also be expressed in joules per mole per kelvin (J⋅mol ⋅K ) when the amount of material, m, is
p
expressed in moles.
NOTE 2 When analysing polymers, it is necessary to ensure that the measured specific heat capacity does not include
any heat change due to a chemical reaction or a physical transition.
© ISO 2009 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 11357-1:2009(E)
3.7
baseline
that part of the recorded curve in which no reactions or transitions take place
NOTE 1 This can be an isothermal baseline when the temperature is maintained constant or a dynamic baseline when
the temperature is changed in accordance with a controlled temperature programme.
NOTE 2 The baselines defined in 3.7.1 to 3.7.3 refer to the quasi-stationary range only, i.e. when the instrument is
operating under stable conditions shortly after starting and shortly before ending the DSC run (see Figure 1).
Key
dQ/dt heat flow rate 3 specimen baselines
T temperature 4 virtual baseline
t time 5 instrument baseline
1 dQ/dt vs t (or T) 6 quasi-stationary range
2 T vs t 7 isothermal start baseline
8 isothermal end baseline
a
Endothermic direction.
Figure 1 — Schematic drawing showing baselines
3.7.1
instrument baseline
curve obtained using only empty crucibles of identical mass and material in the specimen and reference
positions of the DSC cell
NOTE The instrument baseline is required for heat capacity measurements.
3.7.2
specimen baseline
DSC curve obtained outside any reaction or transition zone(s) while the instrument is loaded with both the
specimen in the specimen crucible and the reference crucible
NOTE 1 In this part of the curve, the difference in heat flow rate between the specimen crucible and the reference
crucible depends solely on the heat capacity of the specimen and the instrument baseline.
4 © ISO 2009 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 11357-1:2009(E)
NOTE 2 The specimen baseline reflects the relatively low temperature dependence of the heat capacity of the
specimen and is thus approximately constant, i.e. the baseline is approximately flat.
NOTE 3 For heat capacity determinations, a dynamic DSC curve is required and, in addition, the instrument baseline
and the isothermal start and end baselines (see Figure 1).
3.7.3
virtual baseline
imaginary line drawn through a reaction and/or transition zone assuming the heat of reaction and/or transition
to be zero
NOTE 1 Assuming the change in heat capacity with temperature to be linear, the virtual baseline is drawn by
interpolating or extrapolating the specimen baseline in a straight line. It is normally indicated on the DSC curve for
convenience (see Figures 1 and 2).
NOTE 2 The virtual baseline drawn from peak onset, T , to peak end, T , (the peak baseline) allows the determination of
i f
the peak area from which the heat of transition can be obtained. If there is no significant change in heat capacity during
the transition or reaction, the baseline can be drawn simply by connecting the peak onset and peak end by a straight line.
If significant heat capacity changes occur, a sigmoidal baseline can be drawn.
NOTE 3 Extrapolated and interpolated virtual baselines will not necessarily coincide with each other (see Figure 2).
3.8
step
abrupt positive or negative change in the height of a DSC curve, taking place over a limited temperature range
NOTE A step in the DSC curve can be caused by e.g. a glass transition (see Figure 2).
3.8.1
step height
difference between the heights of the extrapolated baselines before and after a step, measured at the time or
temperature corresponding to the point on the DSC curve which is equidistant between the two baselines
3.9
peak
part of the DSC curve which departs from the specimen baseline, reaches a maximum or minimum, and
subsequently returns to the specimen baseline
NOTE A peak in the DSC curve may indicate a chemical reaction or a first-order transition. The initial departure of the
peak from the virtual baseline corresponds to the start of the reaction or transition.
3.9.1
endothermic peak
peak in which the rate of flow of heat into the specimen crucible is greater than that into the reference crucible
NOTE This corresponds to a transition which absorbs heat.
3.9.2
exothermic peak
peak in which the rate of flow of heat into the specimen crucible is less than that into the reference crucible
NOTE This corresponds to a transition which releases heat.
3.9.3
peak area
area enclosed by a peak and the interpolated virtual baseline
3.9.4
peak height
greatest distance in the ordinate direction between the interpolated virtual baseline and the DSC curve during
a peak
© ISO 2009 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 11357-1:2009(E)
NOTE The peak height, which is expressed in watts (W) or watts per gram (W/g), is not necessarily proportional to
the mass of the specimen.
3.9.5
peak width
distance between the onset and end temperatures or times of a peak
3.10
characteristic temperatures, T, and times, t
These are defined in Figure 2, which shows a typical DSC curve.
NOTE 1 For all types of DSC instrument, a distinction needs to be made between two different categories of
temperature:
⎯ the temperature at the reference position;
⎯ the temperature at the specimen position.
The reference position temperature is the one which is preferred for plotting thermograms. If the specimen position
temperature is used, then this information will need to be included in the test report.
NOTE 2 Characteristic temperatures are expressed in degrees Celsius (°C), relative temperatures and temperature
differences in kelvins (K) and characteristic times in seconds (s) or minutes (min) (see Figure 2).
NOTE 3 The DSC curve can also be plotted using time, t, as the abscissa instead of temperature, T.
6 © ISO 2009 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 11357-1:2009(E)
Key
dQ/dt heat flow rate 1 extrapolated baseline
T temperature (or t, time) 2 interpolated baseline
Characteristic temperatures
The first subscript, or pair of subscripts, denotes the position on the DSC curve with respect to the step or peak:
⎯ onset temperature T first detectable departure of curve from extrapolated start
i
baseline;
⎯ interpolated or extrapolated onset temperature T (for a peak) point of intersection of interpolated virtual
ei
baseline and tangent drawn at point of inflection of near
side of peak or (for a step) point of intersection of
extrapolated start baseline and tangent drawn at point of
inflection of step;
⎯ midpoint temperature T half-height of a step;
1/2
⎯ peak temperature T greatest distance between curve and virtual baseline during
p
a peak;
⎯ interpolated or extrapolated end temperature T (for a peak) point of intersection of interpolated virtual
ef
baseline and tangent drawn at point of inflection of far side
of peak or (for a step) point of intersection of extrapolated
end baseline and tangent drawn at point of inflection of
step;
⎯ end temperature T last detectable deviation of curve from extrapolated end
f
baseline.
The second subscript indicates the type of transition:
g glass transition;
c crystallization;
m melting.
a
Endothermic direction.
Figure 2 — Typical DSC curve (schematic)
© ISO 2009 – All rights reserved 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 11357-1:2009(E)
4 Basic principles
4.1 General
The difference between the rate of heat flow into a specimen and that into a reference crucible is measured as
a function of temperature and/or time while the specimen and the reference are subjected to the same
temperature-control programme under a specified atmosphere.
Two types of DSC can be carried out: heat-flux DSC and power-compensation DSC.
4.2 Heat-flux DSC
The specimen and reference positions are subjected to the same temperature-control programme by a single
heater. A difference in temperature, ∆T, occurs between the specimen position and the reference position
because of the difference in heat capacity between the specimen and the reference. From this temperature
difference, the difference in the rates of heat flow into the specimen and reference positions is derived and is
normally recorded against the temperature of the reference, T , or against time.
ref
A schematic drawing of a heat-flux DSC instrument is shown in Figure 3.
Key
1 specimen position 4 single heater
2 reference position 5 measurement circuit for T , T and ∆T
specimen ref
3 thermocouples 6 surrounding oven
T temperature at specimen position (T )
1 specimen
T temperature at reference position (T )
2 ref
∆T temperature difference between specimen and reference positions
Figure 3 — Schematic diagram illustrating the basic principles of heat-flux DSC
4.3 Power-compensation DSC
In power-compensated DSC, individual heaters are used for the specimen and reference positions. The
difference in electrical power required to maintain both the specimen position and the reference position at the
same temperature is recorded against temperature or time, while each position is subjected to the same
temperature-control programme.
For power-compensated isoperibolic calorimeters, the surrounding temperature (i.e. the temperature of the
heat sink) has to be kept constant.
8 © ISO 2009 – All rights reserved
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 11357-1:2009(E)
A schematic drawing of a power-compensation DSC instrument is shown in Figure 4.
Key
1 specimen position T temperature at specimen position (T )
1 specimen
2 reference position T temperature at reference position (T )
2 ref
3 thermometers
4 individual heaters
5 measurement circuit for T and T
specimen ref
6 heat-flux compensation circuit
7 surrounding heat sink
Figure 4 — Schematic diagram illustrating the basic principles of power-compensation DSC
5 Apparatus and materials
5.1 Differential scanning calorimeter, with the following features:
a) A symmetrical crucible holder assembly which has holders for the specimen and reference crucibles.
b) The capability to generate constant heating and cooling rates suitable for the intended measurements.
c) The capability to maintain the test temperature constant to within ± 0,3 K or less for at least 60 min.
d) The capability to carry out step heating or step cooling.
NOTE Normally, this is achieved by a suitable combination of linear heating or cooling and constant-temperature
regimes.
e) The capability to maintain a constant purge gas flow rate controllable to within ± 10 % over a range of
−1 −1
flow rates (e.g. 10 ml⋅min to 100 ml⋅min ).
NOTE The actual gas flow rate will depend on the design of the instrument used.
f) A temperature range in line with the experimental requirements.
g) A heat flow rate range of ± 100 mW or more.
h) A recording device capable of automatically recording the measured curve of heat flow rate against
temperature and time.
i) The capability to measure temperature signals with a resolution of ± 0,1 K and an accuracy of ± 0,5 K or
better.
j) The capability to measure time with a resolution of ± 0,5 s and an accuracy ± 1 s or better.
© ISO 2009 – All rights reserved 9
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 11357-1:2009(E)
k) The capability to measure heat flow rates with a resolution of ± 0,5 µW and an accuracy of ± 2 µW or
better.
5.2 Crucibles, for the specimen and reference positions. They shall be of the same type, made of the same
material and have similar masses. They shall be physically and chemically inert to the specimen, the
calibration materials and the purge gas under the measurement conditions (see Annexes C and D).
NOTE 1 If required, small variations in crucible mass can be arithmetically corrected for, given the specific heat
capacity of the crucible material.
Crucibles should preferably be made of a material with a high thermal conductivity, e.g. aluminium. Ventilated
crucibles should preferably be used to avoid changes in pressure during the measurement run and to allow
the exchange of gas with the surrounding atmosphere. However, for special purposes, crucibles closed with
lids or hermetically sealed crucibles may be required so that they will withstand the overpressure arising
during the measurement run.
When using special high-pressure or glass crucibles, their relatively high mass and poor thermal conductivity
shall be taken into account. Recalibration of the instrument may be required.
NOTE 2 When using high-pressure or hermetically closed crucibles, measurements are not necessarily performed at
constant pressure. Hence, the constant-pressure requirement for measuring enthalpies or c may not be fulfilled.
p
5.3 Balance, capable of measuring the specimen mass with a resolution of ± 0,01 mg and an accuracy of
± 0,1 mg or better.
5.4 Calibration materials, covering the temperature range of interest and preferably chosen from the list of
recommended calibration materials in Annex C.
5.5 Purge gas, preferably a dry and inert gas (e.g. nitrogen of purity 99,99 % or better), used to avoid
oxidative or hydrolytic degradation during testing.
For the investigation of chemical reactions, including oxidation, special reactant gases may be required.
If a gas generator is used to supply gas for purging and en
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11357-1
Deuxième édition
2009-10-15
Plastiques — Analyse calorimétrique
différentielle (DSC) —
Partie 1:
Principes généraux
Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) —
Part 1: General principles
Numéro de référence
ISO 11357-1:2009(F)
©
ISO 2009
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 11357-1:2009(F)
PDF – Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier
peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées
acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute
responsabilité en la matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info
du fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir
l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,
veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2009
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous
quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit
de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2009 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 11357-1:2009(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.2
3 Termes et définitions .2
4 Principe.8
4.1 Généralités .8
4.2 DSC à flux thermique .8
4.3 DSC à compensation de puissance.8
5 Appareillage et matériaux.9
6 Éprouvettes.10
7 Conditions d'essai et conditionnement des éprouvettes.11
7.1 Conditions d'essai.11
7.2 Conditionnement des éprouvettes .11
8 Étalonnage .11
8.1 Généralités .11
8.2 Matériaux d'étalonnage.12
8.3 Étalonnage en température .12
8.4 Étalonnage en chaleur .14
8.5 Étalonnage en flux thermique .15
9 Mode opératoire.17
9.1 Mise en service de l'appareillage.17
9.2 Chargement de l'éprouvette dans le creuset.18
9.3 Mise en place des creusets dans l'appareil.19
9.4 Réalisation des mesurages .19
9.5 Vérification après mesurages .21
10 Rapport d'essai.21
[11]
Annexe A (normative) Étalonnage en température de haute précision, étendu .23
Annexe B (normative) Étalonnage en chaleur de haute précision, étendu .25
Annexe C (informative) Matériaux étalons recommandés.27
Annexe D (informative) Interaction entre les matériaux d'étalons et les différents matériaux des
creusets.30
Annexe E (informative) Recommandations générales.32
Bibliographie.34
© ISO 2009 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 11357-1:2009(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 11357-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 5, Propriétés
physicochimiques.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 11357-1:1997), dont elle constitue une
révision technique. Les principaux changements sont les suivants:
⎯ ajout d'une indication de la représentation graphique préférée des diagrammes DSC conformément aux
exigences thermodynamiques;
⎯ inclusion d'un mode opératoire supplémentaire plus précis pour l'étalonnage en température fournissant
une exactitude de ± 0,3 K pour une plage de température étendue;
⎯ inclusion d'un mode opératoire supplémentaire plus précis pour l'étalonnage en enthalpie fournissant une
exactitude de ± 0,5 %;
⎯ ajout d'un mode opératoire pour l'étalonnage en flux thermique;
⎯ des informations sont fournies sur les interactions entre les substances d'étalonnage et les matériaux des
creusets.
L'ISO 11357 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Plastiques — Analyse
calorimétrique différentielle (DSC):
⎯ Partie 1: Principes généraux
⎯ Partie 2: Détermination de la température de transition vitreuse
⎯ Partie 3: Détermination de la température et de l'enthalpie de fusion et de cristallisation
⎯ Partie 4: Détermination de la capacité thermique massique
⎯ Partie 5: Détermination des températures et temps caractéristiques de la courbe de réaction, de
l'enthalpie de réaction et du degré de transformation
iv © ISO 2009 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 11357-1:2009(F)
⎯ Partie 6: Détermination du temps d'induction à l'oxydation (OIT isotherme) et de la température
d'induction à l'oxydation (OIT dynamique)
⎯ Partie 7: Détermination de la cinétique de cristallisation
© ISO 2009 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 11357-1:2009(F)
Introduction
L'ISO 11357 décrit des méthodes d'essai thermoanalytiques DSC pouvant être utilisées à des fins
d'assurance qualité, pour des contrôles de routine de matières premières et de produits finis ou pour la
détermination de données comparables nécessaires pour des fiches techniques ou des bases de données.
Les modes opératoires mentionnés dans l'ISO 11357 s'appliquent dans la mesure où des normes relatives à
des produits ou des normes décrivant des atmosphères spéciales pour le conditionnement d'éprouvettes
n'exigent pas d'autres stipulations.
vi © ISO 2009 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 6 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 11357-1:2009(F)
Plastiques — Analyse calorimétrique différentielle (DSC) —
Partie 1:
Principes généraux
AVERTISSEMENT — L'utilisation de la présente partie de l'ISO 11357 peut impliquer l'utilisation de
matériaux et d'appareils dangereux et l'exécution d'opérations dangereuses. La présente partie de
l'ISO 11357 n'a pas pour but d'aborder la totalité des problèmes de sécurité liés à son application. Il
incombe à l'utilisateur d'établir des pratiques d'hygiène et de sécurité appropriées et de déterminer
l'applicabilité des restrictions réglementaires avant son utilisation.
1 Domaine d'application
L'ISO 11357 spécifie plusieurs méthodes d'analyse calorimétrique différentielle (DSC) pour l'analyse
thermique des polymères et des mélanges de polymères tels que
⎯ thermoplastiques (polymères, composants pour moulage et produits pour moulage avec ou sans
charge(s), fibres ou additifs de renforcement),
⎯ thermodurcissables (matériaux non durcis ou durcis avec ou sans charge(s), fibres ou additifs de
renforcement),
⎯ élastomères (avec ou sans charge(s), fibres ou additifs de renforcement).
L'ISO 11357 s'applique pour l'observation et la quantification de différents phénomènes ou propriétés des
matériaux susmentionnés tels que
⎯ les transitions physiques (transition vitreuse, transitions de phases telles que la fusion et la cristallisation,
les transitions polymorphes, etc.),
⎯ les réactions chimiques (polymérisation, réticulation et durcissement des élastomères et des
thermodurcissables, etc.),
⎯ la stabilité à l'oxydation,
⎯ la capacité thermique.
La présente partie de l'ISO 11357 établit les aspects généraux de l'analyse calorimétrique différentielle tels
que le principe et l'appareillage, l'échantillonnage, l'étalonnage et les aspects généraux du mode opératoire et
du rapport d'essai communs à toutes les parties suivantes.
Les détails relatifs à la réalisation des méthodes spécifiques sont donnés dans les autres parties de
l'ISO 11357 (voir l'Avant-propos).
© ISO 2009 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 11357-1:2009(F)
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 291, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d'essai
ISO 472, Plastiques — Vocabulaire
ISO 80000-5, Grandeurs et unités — Partie 5: Thermodynamique
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 472 et l'ISO 80000-5 ainsi
que les suivants s'appliquent.
3.1
analyse calorimétrique différentielle
DSC
technique selon laquelle la différence entre les flux thermiques qui pénètrent dans le creuset de l'échantillon
contenant l'éprouvette et dans le creuset de référence est déduite en fonction de la température et/ou du
temps, l'éprouvette et la référence étant soumises au même programme contrôlé de températures dans une
atmosphère spécifiée en utilisant un système de mesurage symétrique
NOTE 1 Il est d'usage d'enregistrer, pour chaque mesurage, une courbe de la température ou du temps (sur l'axe des
abscisses) en fonction de la différence des flux thermiques (sur l'axe des ordonnées). La direction correspondant aux pics
exothermiques et/ou endothermiques est indiquée sur la courbe DSC.
NOTE 2 Conformément aux principes de la thermodynamique, l'énergie absorbée par un système est considérée
comme étant positive tandis que l'énergie dégagée est négative. Cette approche implique que la direction endothermique
est dirigée vers le haut sur l'axe des ordonnées et que la direction exothermique est dirigée vers le bas (voir les Figures 1
et 2). Cela présente également l'avantage que la direction des effets thermiques et les valeurs de flux thermique et de
capacité thermique massique sont cohérentes.
3.2
matériau d'étalonnage
matériau dont une ou plusieurs propriétés thermiques ont des valeurs suffisamment homogènes et bien
connues pour pouvoir être utilisé pour l'étalonnage de l'appareil de DSC ou pour l'évaluation d'une méthode
de mesurage
3.3
référence
creuset utilisé sur le côté de référence du porte-éprouvette symétrique
NOTE 1 Normalement le creuset de référence est vide.
NOTE 2 Dans des cas spéciaux tels que le mesurage de polymères fortement chargés ou renforcés ou d'éprouvettes
ayant une capacité thermique comparable à celle des creusets, un matériau approprié peut être utilisé à l'intérieur du
creuset de référence. Il convient que ce matériau de référence soit inerte sur les plages de température et de temps
considérées. Il convient également que sa capacité thermique soit similaire à celle de l'éprouvette. Dans le cas de produits
chargés ou renforcés, la charge ou le renforcement seul(e) peut par exemple être utilisé(e).
2 © ISO 2009 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 11357-1:2009(F)
3.4
flux thermique
quantité de chaleur transmise par unité de temps (dQ/dt) exprimée en watts (W) ou en milliwatts (mW)
NOTE La quantité totale de chaleur transmise, Q, correspond à l'intégrale du flux thermique dans le temps:
dQ
Qt= d (1)
∫
dt
3.5
variation de chaleur
∆Q
quantité de chaleur absorbée (endothermique: ∆Q positif) ou dégagée (exothermique: ∆Q négatif) dans une
plage de temps, t, ou de température, T, spécifiée par une éprouvette soumise à une variation chimique ou
physique et/ou à une variation de température
t
2
dQ
∆=Qtd (2)
∫
dt
t
1
ou
T
2
60 dQ
∆=QTd (3)
∫
β dt
T
1
où
∆Q est exprimée en joules (J) ou comme une quantité massique ∆q, exprimée en joules par unité de
−1 −1
matière en grammes (J⋅g ) ou joules par quantité de matière en moles (J⋅mol );
dT
β est la vitesse de refroidissement ou de montée en température constante exprimée en kelvins
dt
−1
par minute (K⋅min )
NOTE Si les mesurages sont réalisés à pression constante, ∆Q correspond à la variation d'enthalpie ∆H.
3.6
capacité thermique massique à pression constante
c
p
quantité de chaleur nécessaire pour augmenter de 1 K la température d'une unité de masse de matériau à
une pression constante:
⎛⎞
1dQ
c =⋅ (4)
⎜⎟
p
mTd
⎝⎠
p
ou
160⎛⎞dQ
c =⋅ ⋅ (5)
p ⎜⎟
mtβ d
⎝⎠
p
où
dQ est la quantité de chaleur, exprimée en joules (J), nécessaire pour augmenter la température d'une
quantité de matière de masse m, exprimée en grammes (g), par dT kelvins à pression constante;
© ISO 2009 – Tous droits réservés 3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 11357-1:2009(F)
−1
β est la vitesse thermique constante, exprimée en kelvins par minute (K⋅min );
−1 −1
c est exprimée en joules par gramme par kelvin (J⋅g ⋅K )
p
−1 −1
NOTE 1 c peut également être exprimée en joules par mole par kelvin [J⋅mol ⋅K ] lorsque la quantité de matériau m
p
est exprimée en moles.
NOTE 2 Dans le cas des polymères, il faut veiller à ce que la capacité thermique massique mesurée ne comprenne
pas également une variation de la chaleur qui serait due à une réaction chimique ou à une transition physique.
3.7
ligne de base
partie de la courbe enregistrée sans aucune réaction ni transition
NOTE 1 Il peut s'agir d'une ligne de base isotherme lorsque la température est maintenue constante ou d'une ligne de
base dynamique lorsque la température est évolue conformément à un programme contrôlé de températures.
NOTE 2 Les lignes de base décrites de 3.7.1 à 3.7.3 se réfèrent à la plage quasi-stationnaire uniquement, c'est-à-dire
lorsque l'appareil fonctionne dans des conditions stables après le début et avant la fin du cycle DSC (voir la Figure 1).
Légende
dQ/dt flux thermique 3 lignes de base de l'éprouvette
T température 4 ligne de base virtuelle
t temps 5 ligne de base de l'appareil
1 dQ/dt par rapport à t (ou T) 6 plage quasi-stationnaire
2 T par rapport à t 7 ligne de base initiale isotherme
8 ligne de base finale isotherme
a
Direction endothermique.
Figure 1 — Dessin schématique des lignes de base
4 © ISO 2009 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 11357-1:2009(F)
3.7.1
ligne de base de l'appareil
courbe obtenue en utilisant uniquement des creusets vides, de masse et de matériau identiques, dans les
positions de l'échantillon et de la référence de la cellule de DSC
NOTE La ligne de base de l'appareil est nécessaire pour les mesurages de la capacité thermique.
3.7.2
ligne de base de l'éprouvette
courbe DSC obtenue en dehors de toute(s) zone(s) de réaction ou de transition alors que l'appareil est chargé
d'éprouvettes et d'une référence
NOTE 1 Dans cette partie de la courbe enregistrée, la différence entre les flux thermiques de l’éprouvette et de la
référence dépend exclusivement de la capacité thermique de l'éprouvette et de la ligne de base de l'appareil.
NOTE 2 La ligne de base de l'éprouvette reflète la dépendance relativement faible de la capacité thermique de
l'éprouvette vis-à-vis de la température et est donc approximativement constante, c'est-à-dire que la ligne de base est
approximativement plate.
NOTE 3 Pour les déterminations de la capacité thermique, les lignes de base isothermes initiale et finale sont exigées
en plus de la courbe DSC dynamique ainsi que la ligne de base de l'instrument (voir la Figure 1).
3.7.3
ligne de base virtuelle
ligne imaginaire tracée à travers la zone de réaction et/ou de transition, en supposant que la chaleur due à la
réaction et/ou transition est nulle
NOTE 1 Elle est tracée en interpolant ou en extrapolant la ligne de base de l’éprouvette au moyen d'une ligne droite en
supposant que la variation de la capacité thermique avec la température est linéaire. Il est pratique de représenter la ligne
de base virtuelle sur la courbe DSC (voir les Figures 1 et 2).
NOTE 2 La ligne de base virtuelle tracée du début du pic T à la fin du pic T (pic de ligne de base) permet de
i f
déterminer la surface du pic à partir de laquelle la chaleur de transition peut être obtenue. En l'absence de variation
significative de la capacité thermique pendant la transition ou la réaction, la ligne de base peut être tracée simplement en
reliant le début du pic à la fin du pic de façon linéaire. En cas de variations significatives de la capacité thermique, des
lignes de base sigmoïdales peuvent être utilisées.
NOTE 3 Les lignes de base virtuelles extrapolées et interpolées peuvent dévier l'une de l'autre (voir la Figure 2).
3.8
palier
variation abrupte positive ou négative du niveau d'une courbe DSC maintenue dans une plage de température
limitée
NOTE Un palier dans la courbe DSC est provoqué par exemple par des transitions vitreuses (voir la Figure 2).
3.8.1
hauteur de palier
différence entre la hauteur des lignes de bases extrapolées après et avant le palier mesurée au temps ou à la
température qui correspond au point sur la courbe DSC auquel la distance aux deux lignes de base est égale
3.9
pic
partie de la courbe DSC qui s'écarte de la ligne de base pour atteindre un maximum ou un minimum, puis qui
la rejoint
NOTE Un pic dans la courbe DSC peut indiquer une réaction chimique ou une transition du premier ordre. L'écart
initial du pic par rapport à la ligne de base virtuelle correspond au début de la réaction ou de la transition.
© ISO 2009 – Tous droits réservés 5
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 11357-1:2009(F)
3.9.1
pic endothermique
pic pour lequel le flux thermique fourni dans le creuset de l'éprouvette est supérieur à celui du compartiment
de la référence
NOTE Cela correspond à une transition qui absorbe la chaleur.
3.9.2
pic exothermique
pic pour lequel le flux thermique fourni dans le creuset de l'éprouvette est inférieur à celui du compartiment de
la référence
NOTE Cela correspond à une transition qui dégage de la chaleur.
3.9.3
surface du pic
surface délimitée par le pic et la ligne de base interpolée virtuelle
3.9.4
hauteur du pic
distance la plus importante dans la direction des ordonnées entre la ligne de base interpolée virtuelle et la
courbe DSC pendant un pic
NOTE La hauteur du pic, qui est exprimée en watts (W) ou en watts par gramme (W/g), n'est pas nécessairement
proportionnelle à la masse de l'éprouvette.
3.9.5
largeur du pic
distance entre les températures ou les temps initial(es) et final(es) d'un pic
3.10
températures conventionnelles, T, ou temps conventionnels, t
Ils sont définis à la Figure 2 qui montre une courbe DSC typique.
NOTE 1 Pour tous les types d'appareils de DSC, il faut distinguer deux types différents de températures:
⎯ la température à la position de la référence
⎯ la température à la position de l'échantillon.
De préférence, la température à la position de la référence doit être utilisée pour afficher des thermogrammes. Si la
température de la position de l'échantillon est utilisée, alors cela doit être consigné dans le rapport d’essai.
NOTE 2 Les températures conventionnelles sont exprimées en degrés Celsius (°C) les températures relatives et les
différences de température en Kelvin (K) et le temps conventionnel en secondes (s) ou minutes (min) (voir la Figure 2).
NOTE 3 La courbe DSC peut également être tracée en utilisant le temps, t, en abscisses au lieu de la température, T.
6 © ISO 2009 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 11357-1:2009(F)
Légende
dQ/dt flux thermique 1 ligne de base extrapolée
T température (ou t, temps) 2 ligne de base interpolée
Températures conventionnelles:
Le premier indice, ou couple d'indices, représente le point particulier du palier ou du pic:
⎯ température initiale T premier écart détectable de la courbe DSC par rapport à la ligne
i
de base initiale extrapolée;
⎯ température initiale interpolée ou extrapolée T (dans le cas d’un pic) intersection de la ligne de base virtuelle
ei
interpolée et de la tangente au niveau du point d'inflexion du
début de pic ou (dans le cas d’un palier) de la ligne de base
initiale extrapolée et de la tangente au niveau du point d'inflexion
du palier;
⎯ température médiane T demi-hauteur d'un palier;
1/2
⎯ température pic T différence la plus importante entre la courbe et la ligne de base
p
virtuelle au cours d’un pic;
⎯ température finale interpolée ou extrapolée T (dans le cas d’un pic) intersection de la ligne de base interpolée
ef
virtuelle et de la tangente au niveau du point d'inflexion de la fin
de pic ou (dans le cas d’un palier) de la ligne de base finale
extrapolée et de la tangente au niveau du point d'inflexion du
palier;
⎯ température finale T dernier écart détectable de la courbe DSC par rapport à la ligne
f
de base finale extrapolée.
Le second indice indique le type de transition:
g transition vitreuse;
c cristallisation;
m fusion.
a
Direction endothermique.
Figure 2 — Courbe de DSC type (schématique)
© ISO 2009 – Tous droits réservés 7
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 11357-1:2009(F)
4 Principe
4.1 Généralités
La différence entre les flux thermiques fournis à une éprouvette et une référence est mesurée en fonction de
la température et/ou du temps, lorsque l'éprouvette et la référence sont soumises au même programme
contrôlé de températures, dans une atmosphère spécifiée.
Deux types de DSC sont disponibles: à flux thermique ou à compensation de puissance.
4.2 DSC à flux thermique
Les positions de l'échantillon et de la référence sont soumises au même programme contrôlé de températures
par un seul appareil de chauffage. Compte tenu de la différence de capacité thermique entre le creuset
contenant l'éprouvette et la référence, il se produit une différence de température (∆T) entre les positions de
l'échantillon et de la référence. La différence entre les flux thermiques dans les positions de l'échantillon et de
la référence est déduite à partir de cette différence de température, et elle est normalement enregistrée en
fonction de la température de la référence (T ) ou du temps.
réf
Un dessin schématique d'un DSC à flux thermique est montré à la Figure 3.
Légende
1 position de l'échantillon 4 résistance de chauffage unique
2 position de la référence 5 circuit de mesurage de T , T et ∆T
échantillon réf
3 thermocouples 6 four environnant
T température de la position de l'échantillon (T )
1 échantillon
T température de la position de la référence (T )
2 réf
∆T différence de températures entre les positions de l'éprouvette et de la référence
Figure 3 — Dessin schématique des principes de base d'un DSC à flux thermique
4.3 DSC à compensation de puissance
Dans un DSC à compensation de puissance, des résistances de chauffage individuelles sont utilisées pour
les positions de l'échantillon et de la référence. La différence de puissance électrique nécessaire pour
maintenir les positions de l'échantillon et de la référence à la même température est enregistrée en fonction
de la température ou du temps, lorsque chaque position est soumise au même programme contrôlé de
températures.
8 © ISO 2009 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 11357-1:2009(F)
Pour les calorimètres isopériboliques à compensation de puissance la température environnante (c'est-à-dire
la température du puits thermique) doit être maintenue constante.
Un dessin schématique d'un DSC à compensation de puissance est montré à la Figure 4.
Légende
1 position de l'échantillon T température de la position de l'échantillon (T )
1 échantillon
2 position de la référence T température de la position de la référence (T )
2 réf
3 thermomètres
4 appareils de chauffage individuels
5 circuit de mesurage de T et de T
échantillon réf
6 circuit à compensation de flux thermique
7 puits thermique environnant
Figure 4 — Dessin schématique des principes de base d'un DSC à compensation de puissance
5 Appareillage et matériaux
5.1 Calorimètre différentiel à balayage (DSC), avec les caractéristiques suivantes:
a) porte-éprouvette symétrique avec des supports pour les creusets contenant l'éprouvette et la référence;
b) capacité à générer des vitesses linéaires de montée en température et de refroidissement adaptées aux
mesurages prévus;
c) capacité à maintenir une température d'essai constante (à ± 0,3 K ou moins pendant au moins 60 min);
d) capacité de chauffage ou de refroidissement par palier;
NOTE Normalement ceci est obtenu par une combinaison appropriée de montée en température ou de
r
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.