Kluczowa różnica – temperatura zeszklenia a temperatura topnienia
Badanie właściwości termicznych elastomerów jest niezbędne do określenia ich ostatecznego zastosowania i parametrów procesu produkcyjnego. Właściwości termiczne elastomerów można badać za pomocą różnych parametrów testowych, takich jak temperatury przejścia, użyteczny zakres temperatur, pojemność cieplna, przewodność cieplna, zależność właściwości mechanicznych od temperatury i współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej. Istnieją dwa rodzaje parametrów temperatury, które wchodzą w zakres temperatur zeszklenia, a mianowicie temperatura zeszklenia (Tg) i temperatura topnienia (Tm). W przemyśle polimerowym temperatury te są wykorzystywane do identyfikacji materiałów i ich parametrów jakościowych. Temperaturę przejścia polimerów można bardzo dokładnie oszacować za pomocą zaawansowanych instrumentów, takich jak dynamiczny analizator mechaniczny (DMA) i różnicowy kalorymetr skaningowy (DSC). W temperaturze zeszklenia odwracalna zmiana fazy z lepkiej na szklistą lub odwrotnie występuje w amorficznych obszarach polimeru z powodu zmiany temperatury, podczas gdy w temperaturze topnienia obszary krystaliczne lub półkrystaliczne polimeru zmieniają się w stała faza amorficzna. Jest to kluczowa różnica między temperaturą zeszklenia a temperaturą topnienia.
Co to jest temperatura zeszklenia?
Temperatura zeszklenia to temperatura, w której lepki lub gumowaty stan bezpostaciowego lub półkrystalicznego polimeru zmienia się w kruchy, szklisty stan. To jest odwracalne przejście. Poniżej temperatur zeszklenia polimery są twarde i sztywne jak szkło. Powyżej temperatury zeszklenia polimery wykazują właściwości lepkie lub gumowate przy mniejszej sztywności. Zeszklenie jest reakcją drugiego rzędu, ponieważ zachodzi zmiana w pochodnych. Zmiany w polimerze powyżej i poniżej zachodzą w wyniku ruchu cząsteczkowego spowodowanego zmianami energii. Na tę temperaturę duży wpływ ma struktura cząsteczek. Ponadto zależy to również od częstotliwości cyklicznych odkształceń, wpływu mieszania składników, takich jak plastyfikatory, wypełniacze itp. oraz szybkości zmian temperatury.
Rysunek 01: Gęstość na temperaturze
Z obserwacji eksperymentalnych wynika, że w polimerze symetrycznym temperatura zeszklenia jest równa połowie jego temperatury topnienia, podczas gdy w polimerze niesymetrycznym temperatura zeszklenia wynosi 2/3 jego wartości topnienia (w stopniach Kelwin). Jednak te zależności nie są uniwersalne i mają odchylenia w wielu polimerach. Zeszklenie jest ważne dla określenia zakresu roboczego polimeru, oceny elastyczności i charakteru reakcji na naprężenia mechaniczne.
Co to jest temperatura topnienia?
Topienie jest kolejnym ważnym parametrem przemian termicznych w polimerach. Zwykle temperatura topnienia jest temperaturą, w której zachodzi przemiana fazowa; na przykład ze stanu stałego w płyn lub z płynu w parę.
Rysunek 02: Topienie
Jednakże, jeśli chodzi o polimery, temperatura topnienia jest temperaturą, w której zachodzi przejście z fazy krystalicznej lub półkrystalicznej do stałej fazy amorficznej. Topienie jest reakcją endotermiczną pierwszego rzędu. Entalpię topnienia polimeru można wykorzystać do obliczenia stopnia krystaliczności, zakładając, że znana jest entalpia topnienia 100% tego samego polimeru. Znajomość temperatury topnienia jest również bardzo ważna, ponieważ daje wyobrażenie o zakresie roboczym polimeru.
Jaka jest różnica między temperaturą zeszklenia a temperaturą topnienia?
Temperatura zeszklenia a temperatura topnienia |
|
| Temperatura zeszklenia to temperatura, w której lepki lub gumowaty stan bezpostaciowego lub półkrystalicznego polimeru zmienia się w kruchy, szklisty stan. | Temperatura zeszklenia to temperatura, w której lepki lub gumowaty stan bezpostaciowego lub półkrystalicznego polimeru zmienia się w kruchy, szklisty stan. |
| Kolejność reakcji | |
| Przejście szkła jest reakcją drugiego rzędu. | Topienie jest reakcją pierwszego rzędu. |
| Powyżej Tg lub Tm | |
| Amorficzne obszary stają się gumowate, mniej sztywne i nie są kruche | Regiony krystaliczne przekształcają się w stałe regiony amorficzne. |
| Poniżej Tg lub Tm | |
| Amorficzne obszary stają się szkliste, sztywne i kruche. | Stabilne regiony krystaliczne |
| Związek (zgodnie z obserwacjami eksperymentalnymi) | |
| Tg=1/2 Tm (dla polimerów symetrycznych) | Tg=2/3 Tm (dla polimerów niesymetrycznych) |
Podsumowanie - Temperatura zeszklenia a temperatura topnienia
Zarówno temperatury zeszklenia, jak i topnienia są bardzo ważnymi właściwościami termicznymi polimerów. Powyżej temperatury zeszklenia polimery mają właściwości gumowate, natomiast poniżej tej temperatury mają właściwości szkliste. W polimerach amorficznych zachodzi przemiana szklista. Topienie to zmiana fazy z krystalicznej na stałą amorficzną. Temperatura topnienia jest ważna dla obliczenia stopnia krystaliczności. Obie wartości temperatur są niezwykle przydatne do określenia jakości i zakresu roboczego polimerów.
Pobierz wersję PDF temperatury zeszklenia a temperatura topnienia
Możesz pobrać wersję PDF tego artykułu i używać jej do celów offline zgodnie z notatką cytowania. Proszę pobrać wersję PDF tutaj Różnica między temperaturą zeszklenia a temperaturą topnienia
