Le pourcentage de cristallinité

La DSC peut également indiquer la cristallinité d’un polymère et « combien » il est amorphe. Si vous vous rappelez de ce qu’est la cristallinité d’un polymère , vous savez que beaucoup de polymères sont à la fois amorphes et cristallins. Mais dans quelle proportion ? La DSC nous permet de le calculer.
Si nous connaissons la chaleur latente de fusion, DHm, il est possible de trouver la réponse.

La première chose que nous devons faire est de mesurer l’aire du grand creux de fusion du polymère.

Notre courbe est un tracé d’écoulement de chaleur par gramme de matière, en fonction de la température.
Le flux de chaleur est un flux dégagé par seconde, ainsi, l’aire du creux est donnée en :

aire

En règle générale, on divise l’aire par la vitesse de chauffage de la machine DSC. L’unité de la vitesse de chauffage est le K/s. Ainsi, l’expression devient :

airesurvitesse-de-chauffage

L’expression est maintenant en Joules par gramme. Mais comme nous connaissons la masse de l’échantillon, nous pouvons la rendre plus simple encore…. Il suffit de la multiplier par la masse de l’échantillon.

j

Nous avons donc calculé la chaleur dégagée lors de la fusion du polymère. Sympa, non ?

Et si nous faisions le même calcul pour le pic obtenu sur la courbe DSC lors de la cristallisation du polymère ? Nous pouvons calculer la chaleur totale absorbée lors de la cristallisation du polymère.
La chaleur de total dégagée pendant la fusion sera appelée Hf total, et nous appellerons la chaleur de la cristallisation Hc totale.

Maintenant nous allons soustraire les deux:

Hf total – Hc totale. = H’

Pourquoi avons-nous fait cela? Et que signifie ce nombre H’?

H’ est la chaleur dégagée par la partie de l’échantillon qui était déjà à l’état cristallin avant que nous chauffions le polymère au-dessus de la température de cristallisation.

Nous voulons savoir quelle proportion du polymère était cristallin avant que nous le chauffions pour qu’il devienne cristallin. C’est pourquoi nous soustrayons la chaleur dégagée lors de la cristallisation. Est-ce que tout le monde suit?

Avec notre nombre magique H’, nous pouvons connaître le pourcentage de cristallinité. Nous allons diviser H’ par la chaleur spécifique de fonte H f*.
Qu’est-ce que la chaleur spécifique de fonte ? C’est la quantité de chaleur dégagée par une certaine quantité, habituellement un gramme, d’un polymère.

H’ est en Joules, et la chaleur spécifique de fonte est habituellement donnée en Joules par gramme, ainsi nous obtiendrons une réponse en grammes que nous appellerons mc.

g

C’est la masse totale de polymère qui était cristallin au-dessous de Tc.
Divisons ce nombre par la masse de notre échantillon, mtotal, nous obtenons le pourcentage de l’échantillon qui était cristallin.

fraction-cristalline

cristallinite

C’est aussi pour obtenir le pourcentage de cristallinité que l’on utilise la machine DSC.

La DSC modulée

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