Introductory Handbook - .5.1.1 Substances d'©talonnage 41 ... L'incertitude de mesure totale est

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  • L'Analyse Thermique pratique Conseils et Astuces

    Volume 2

    Introductory Handbook

    Anal

    yse

    ther

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    ue

  • 3METTLER TOLEDO Conseils et Astuces

    Avertissement

    Ce manuel prsente quelques exemples d'applications. Les expriences ont t ralises avec le plus grand soin en utilisant les instruments spcifis dans la description de chaque application. Les rsultats ont t valus en fonction de l'tat actuel de nos connaissances.

    Cela ne vous dispense pas de tester personnellement la pertinence des exemples donns pour vos propres m-thodes, instruments et objectifs. Comme le transfert et l'utilisation d'une application chappent notre contrle, nous ne pouvons videmment accepter aucune responsabilit.

    Lorsque des produits chimiques, des solvants et des gaz sont utiliss, les rgles gnrales de scurit et les consignes donnes par le fabricant ou le fournisseur doivent tre observes.

    TM Tous les noms de produits commerciaux peuvent tre des marques dposes, mme s'ils ne sont pas indiqus comme tels.

    Introductory Handbook

    L'Analyse Thermique pratiqueConseils et Astuces

  • 5METTLER TOLEDO Conseils et Astuces

    Prface

    L'analyse thermique est l'une des plus anciennes techniques d'analyse. Tout au long de l'histoire, les gens ont eu recours de simples essais thermiques pour dterminer l'authenticit des matriaux. L'anne 1887 est considre comme l'aube de l'analyse thermique actuelle. C'est cette poque qu'un scienti-fique franais de renom, Henri Le Chatelier, a ralis ses premires mesures thermomtriques sur des argiles.Quelques annes plus tard, en 1899, le scientifique britannique Roberts-Austen a effectu les premires mesures diffrentielles de temprature et lanc ainsi le dveloppement de l'analyse thermique diffrentielle (ATD).Les instruments commerciaux ne sont toutefois pas apparus avant les annes 1960. Depuis lors, l'analyse ther-mique a connu cinquante annes de dveloppement intense.

    Par consquent, l'utilisation de l'analyse thermique s'est propage de nombreux nouveaux domaines de recherche et d'applications dans diffrents secteurs. Dans la plupart des cas, les techniques d'analyse thermique appliques de nouveaux matriaux requirent des accessoires et des paramtres de mesure spcifiques, ainsi qu'une prparation spciale adapte des chantillons.

    Ce nouveau manuel est conu pour vous aider slectionner les techniques d'analyse, les paramtres de mthode et les procdures de prparation d'chantillons les mieux adapts. L'objectif consiste vous fournir des conseils et astuces sur la faon de tirer les meilleurs rsultats possible de vos analyses.

    Ce manuel runit toutes les connaissances pratiques et le savoir-faire de notre quipe spcialise dans les applications d'analyse thermique. Il est le rsultat de nombreuses annes d'exprience acquises dans l'analyse d'un trs large ventail d'chantillons. Vous trouverez de plus amples informations sur les conseils et astuces fournis dans ce manuel dans des articles parus dans d'anciens numros de notre magazine technique semestriel UserCom.

    Nous esprons que les conseils et astuces contenus dans ce manuel vous aideront tirer le meilleur parti de votre quipement d'analyse thermique.

    Le Dr Melanie Nijman et l'quipe ditoriale du groupe de caractrisation des matriaux METTLER TOLEDO:

    Nicolas FedelichDr. Angela HammerDr. Elke HempelNi JingDr. Rudolf RiesenDr. Jrgen SchaweDr. Markus SchubnellDr. Claus Wrana

  • 6 METTLER TOLEDO Conseils et Astuces

    Sommaire

    Preface 5

    1. Introduction 8

    1.1 Comment utiliser ce manuel 8

    1.2 Choix de la technique d'analyse thermique 8

    1.3 Concevoir une exprience 9

    1.4 Prcision, exactitude, justesse 9

    1.5 Incertitude de mesure 10

    1.6 Validation de mthode 11

    2 chantillons 12

    2.1 Critres gnraux relatifs aux chantillons 12

    2.2 chantillonnage 13

    2.3 chantillons DSC 13

    2.3.1 Taille de l'chantillon 13

    2.3.2 Comment remplir un creuset 14

    2.4 chantillons ATG 15

    2.4.1 Taille de l'chantillon 15

    2.4.2 Comment remplir un creuset 15

    2.5 chantillons TMA 16

    2.6 chantillons DMA 16

    2.7 Creusets 16

    2.8 Dispositif de retenue 18

    3 Expriences 21

    3.1 Paramtres de mthode 21

    3.1.1 Plage de tempratures 21

    3.1.2 Vitesses de refroidissement et de chauffe 21

    3.1.3 Atmosphres 23

    3.1.4 Autres paramtres 24

  • 7METTLER TOLEDO Conseils et Astuces

    3.2 Mesure 24

    3.2.1 Courbes blanc/de rfrence 24

    3.2.2 Chaufferefroidissementchauffe 25

    3.2.3 Rsolution et sensibilit 26

    3.2.4 Effets superposs 27

    3.3 Analyses spciales 28

    3.3.1 DSC modulation de temprature 28

    3.3.2 Calorimtrie balayage rapide (FDSC) 28

    3.3.3 Chaleur spcifique 29

    3.3.4 Cintique 30

    3.3.5 Analyse des gaz mis 32

    3.3.6 Autres analyses 32

    4 Exploitations 33

    4.1 Reprsentation de courbes 33

    4.2 Lignes de base pour l'intgration d'effets DSC 34

    4.3 Exploitation des tempratures de diffrents effets 36

    4.3.1 Dtermination de la temprature de transition vitreuse 37

    4.4 Interprtation des courbes 38

    5 talonnage et rglage 39

    5.1 Gnralits 39

    5.1.1 Substances d'talonnage 41

    5.2 Rglages spciaux des instruments spcifiques 42

    5.2.1 Rglage pour ATG l'aide du point de Curie 42

    5.2.2 talonnages et rglages propres la TMA et DMA 42

    6 Pour plus d'informations 44

    Index alphabtique 4546

  • 8 METTLER TOLEDO Conseils et Astuces

    1. Introduction

    1.1 Comment utiliser ce manuelCe manuel runit toutes les astuces et informations ncessaires pour vous aider obtenir des rsultats d'analyse thermique fiables et reproductibles l'aide d'instruments DSC, ATG, TMA et DMA. Comme vous pouvez vous en dou-ter, il est impossible de couvrir tous les aspects de chacune de ces techniques dans ce petit manuel. Vous pouvez cependant trouver des informations plus dtailles dans les nombreuses rfrences indiques chaque section. Ce manuel couvre tous les principaux domaines de l'analyse thermique. Il commence par une introduction gnrale portant sur la slection de la technique d'analyse adapte, suivie par diffrentes sections sur la faon de concevoir une exprience et une vue d'ensemble de la prcision des mesures. Parmi les thmes abords figurent l'chantillon, les paramtres exprimentaux, l'exploitation des rsultats, l'talonnage et le rglage, ainsi que quelques sujets divers.

    METTLER TOLEDO propose diffrentes possibilits d'tude approfondie de l'analyse thermique au travers de plu-sieurs manuels spcialiss, de magazines techniques UserCom, de notes d'application, de web-sminaires, de cours en ligne et de vidos. Pour plus dinformations, rendez-vous sur www.mt.com/ta-news.

    Pour une introduction gnrale plus approfondie l'analyse thermique, nous vous recommandons de consulter notre manuel Thermal Analysis in Practice.

    1.2 Choix de la technique d'analyse thermiqueLa technique d'analyse thermique utiliser pour mesurer une proprit prcise dpend de l'effet ou de la pro-prit que vous souhaitez tudier. Le tableau suivant prsente les techniques les plus adaptes ( ) et les solu-tions alternatives ( ):

    DSC ATG TMA DMA

    Proprits physiques

    Chaleur spcifique

    Coefficient de dilatation

    Module de Young

    Transitions physiques

    Fusion et cristallisation

    vaporation, sublimation, dessiccation

    Transition vitreuse

    Polymorphisme (transitions solide-solide)

    Cristaux liquides

    Analyse de puret

    Proprits chimiques

    Dcomposition, dgradation, pyrolyse, oxydation, stabilit

    Composition, teneur (humidit, charges, cendre)

    Cintique, enthalpie de raction

    Rticulation, vulcanisation (paramtres de procd)

  • 9METTLER TOLEDO Conseils et Astuces

    1.3 Concevoir une exprience Le diagramme suivant prsente la faon de concevoir une exprience. Les diffrentes tapes du procd ne sont en aucun cas interdpendantes: par exemple, il peut s'avrer ncessaire de rvaluer la prparation des chan-tillons une fois les rsultats d'analyse exploits [UC 21/1].

    t Le point essentiel avant de commencer une analyse est de savoir trs clairement quelles proprits vous souhaitez analyser et quels rsultats vous pensez obtenir.

    Choix de la technique d'analyse (1.1):DSC ATGTMADMA

    Prparation des chantillons (2)

    Choix du type de creuset (2.7)

    Choix du programme de temprature (3.1.1)

    Choix de l'atmosphre (3.1.3)

    Aprs l'analyse (2.1)

    Exploitation (4)

    Validation (1.6)

    Mthode valide

    t Vous trouverez une description plus dtaille de chaque tape du procd dans diffrents chapitres et sections de ce manuel. Les numros des chapitres et des sections concerns sont indiqus entre paren-thses aprs le nom de chaque tape.

    1.4 Prcision, exactitude, justesse t Pour obtenir une description dtaille des erreurs de mesure, de rptabilit, d'exactitude et de validation de la mthode, ainsi que sur d'autres problmes lis la de qualit des donnes, veuillez consulter notre manuel Validation en analyse thermique [www.mt.com/ta-handbooks]. Ce manuel fournit une description com-plte de la terminologie utilise, et prsente de nombreux exemples d'analyses par DSC, ATG, TMA et DMA.

    t Un bref rsum intitul Prcision, exactitude, justesse est propos dans [UC 29/1].

    Prcisiondviation standard

    valeur vraie MoyenneJustesse

    exactitude de la valeur x

    Exactitude: degr de concordance entre les rsultats d'un essai et une valeur de rfrence tablie.

    Justesse: degr de concordance entre une valeur moyenne tire d'un grand nombre de rsultats de tests et une valeur de rfrence tablie, c.--d. la valeur relle.

    Prci