Ključna razlika – Temperatura posteklenitve v primerjavi s temperaturo taljenja
Raziskava toplotnih lastnosti elastomerov je bistvena za odločitev o njihovi končni uporabi in parametrih proizvodnega procesa. Toplotne lastnosti elastomerov je mogoče preveriti z uporabo različnih preskusnih parametrov, kot so prehodne temperature, uporabno temperaturno območje, toplotna kapaciteta, toplotna prevodnost, temperaturna odvisnost mehanskih lastnosti in koeficient linearne toplotne razteznosti. Obstajata dve vrsti temperaturnih parametrov, ki spadata pod temperature prehoda, in sicer temperatura posteklenitve (Tg) in temperatura taljenja (Tm). V industriji polimerov se te temperature uporabljajo za identifikacijo materialov in njihovih kakovostnih parametrov. Prehodno temperaturo polimerov je mogoče zelo natančno oceniti z uporabo naprednih instrumentov, kot sta dinamični mehanski analizator (DMA) in diferencialni skenirajoči kalorimeter (DSC). Pri temperaturi posteklenitve pride do reverzibilne spremembe faze iz viskozne v steklasto ali obratno v amorfnih območjih polimera zaradi spremembe temperature, medtem ko se pri temperaturi taljenja kristalna ali polkristalna področja polimera spremenijo v trdna amorfna faza. To je ključna razlika med temperaturo posteklenitve in temperaturo taljenja.
Kaj je temperatura posteklenitve?
Temperatura posteklenitve je temperatura, pri kateri se viskozno ali gumijasto stanje amorfnega ali polkristalnega polimera spremeni v krhko, steklasto stanje. To je reverzibilen prehod. Pod temperaturami posteklenitve so polimeri trdi in togi kot steklo. Nad temperaturo posteklenitve imajo polimeri viskozne ali gumijaste lastnosti z manjšo togostjo. Posteklenitev je reakcija drugega reda, saj pride do spremembe derivatov. Spremembe v polimeru zgoraj in spodaj nastanejo zaradi gibanja molekul zaradi sprememb energije. Na to temperaturo močno vpliva struktura molekul. Poleg tega je odvisno tudi od pogostosti ciklične deformacije, učinka mešanih sestavin, kot so mehčala, polnila itd., in hitrosti spremembe temperature.
Slika 01: Gostota glede na temperaturo
Po eksperimentalnih opazovanjih je bilo ugotovljeno, da je v simetričnem polimeru temperatura posteklenitve polovica njegove temperature taljenja, medtem ko je v nesimetričnem polimeru temperatura posteklenitve 2/3 njegove vrednosti taljenja (v stopinjah Kelvin). Vendar ta razmerja niso univerzalna in imajo odstopanja pri mnogih polimerih. Steklasti prehod je pomemben za določitev delovnega območja polimera, ocenjevanje prožnosti in narave odziva na mehanske obremenitve.
Kaj je temperatura taljenja?
Taljenje je še en pomemben parameter toplotnih prehodov v polimerih. Običajno je temperatura taljenja temperatura, pri kateri pride do faznega prehoda; na primer trdno v tekoče ali tekoče v paro.
Slika 02: Taljenje
Kar zadeva polimere, je temperatura taljenja temperatura, pri kateri pride do prehoda iz kristalne ali polkristalne faze v trdno amorfno fazo. Taljenje je endotermna reakcija prvega reda. Talilno entalpijo polimera lahko uporabimo za izračun stopnje kristaliničnosti, glede na to, da je znana talilna entalpija 100 % istega polimera. Zelo pomembno je tudi poznavanje temperature taljenja, saj daje predstavo o delovnem območju polimera.
Kakšna je razlika med temperaturo posteklenitve in temperaturo taljenja?
Temperatura posteklenitve v primerjavi s temperaturo taljenja |
|
| Temperatura posteklenitve je temperatura, pri kateri se viskozno ali gumijasto stanje amorfnega ali polkristalnega polimera spremeni v krhko, steklasto stanje. | Temperatura posteklenitve je temperatura, pri kateri se viskozno ali gumijasto stanje amorfnega ali polkristalnega polimera spremeni v krhko, steklasto stanje. |
| Vrstni red odziva | |
| Prehod stekla je reakcija drugega reda. | Taljenje je reakcija prvega reda. |
| Nad Tg ali Tm | |
| Amorfne regije postanejo gumijaste, manj toge in ne krhke | Kristalne regije se spremenijo v trdne amorfne regije. |
| Pod Tg ali Tm | |
| Amorfne regije postanejo steklene, toge in krhke. | Stabilna kristalna območja |
| Razmerje (glede na eksperimentalna opazovanja) | |
| Tg=1/2 Tm (za simetrične polimere) | Tg=2/3 Tm (za nesimetrične polimere) |
Povzetek – Temperatura posteklenitve v primerjavi s temperaturo taljenja
Tako temperatura posteklenitve kot temperatura taljenja sta zelo pomembni lastnosti toplotnega prehoda polimerov. Nad temperaturo posteklenitve imajo polimeri gumijaste lastnosti, medtem ko imajo pod to temperaturo lastnosti stekla. Prehod v steklo se pojavi v amorfnih polimerih. Taljenje je sprememba faze iz kristalne v trdno amorfno. Temperatura taljenja je pomembna za izračun stopnje kristaliničnosti. Obe temperaturni vrednosti sta izjemno uporabni za določanje kakovosti in delovnega območja polimerov.
Prenesite PDF različico temperature posteklenitve v primerjavi s temperaturo taljenja
Lahko prenesete PDF različico tega članka in jo uporabite za namene brez povezave v skladu z opombo o citiranju. Prenesite PDF različico tukaj. Razlika med temperaturo posteklenitve in temperaturo taljenja
