Modelización de la transición vítrea con relajación entálpica a partir de datos térmicos

Resumen

El objetivo de este trabajo es modelizar la curva de flujo de calor total que se obtiene a partir de ensayos de calorimetría diferencial de barrido (DSC) estándar en el rango de temperaturas de la transición vítrea y la recuperación entálpica. Para ello se propone un modelo matemático que permite la estimación de las curvas de flujo de calor reversing y nonreversing (se utiliza la denominación inglesa para evitar la confusión con procesos termodinámicamente reversibles o irreversibles) a partir de la curva de flujo de calor total obtenida en un ensayo de calorimetría diferencial de barrido. El modelo se ajusta de forma óptima a la curva de flujo de calor total mediante técnicas de regresión no lineal. Análogamente al MTDSC, el modelo propuesto permite separar los procesos reversing y nonreversing, pero con la diferencia importante de que al trabajar con datos de flujo de calor total, las señales separadas no se verán afectadas por la frecuencia de modulación. Teniendo en cuenta estas diferencias, la separación obtenida con el modelo se compara con la obtenida mediante MTDSC y se obtiene una estimación del efecto de la frecuencia. La posibilidad de aplicar este modelo resulta de especial interés en el estudio del envejecimiento físico de materiales amorfos o parcialmente amorfos, los cuales al ser almacenados a temperaturas inferiores a su temperatura de transición vítrea, evolucionan espontáneamente hacia un estado de equilibrio experimentando lo que se conoce como relajación entálpica. En esas situaciones, el estudio de la transición vítrea mediante DSC estándar es muy complicado, a no ser que se borre previamente la historia térmica, lo cual alteraría el material. Conviene destacar que la importancia del modelo no radica en poder obtener mediante DSC estándar algo similar a lo que se obtiene mediante MTDSC, sino en que la estimación de la temperatura de transición vítrea obtenida está libre, a diferencia del caso MTDSC, del efecto de la frecuencia.