Diferența cheie – Temperatura de tranziție a sticlei vs temperatura de topire
Investigarea proprietăților termice ale elastomerilor este esențială pentru a decide aplicarea lor finală și parametrii procesului de fabricație. Proprietățile termice ale elastomerilor pot fi examinate folosind diferiți parametri de testare, cum ar fi temperaturile de tranziție, intervalul util de temperatură, capacitatea termică, conductibilitatea termică, dependența de temperatură a proprietăților mecanice și coeficientul de dilatare termică liniară. Există două tipuri de parametri de temperatură care se încadrează în temperaturi de tranziție și anume, temperatura de tranziție sticloasă (Tg) și temperatura de topire (Tm). În industria polimerilor, aceste temperaturi sunt utilizate pentru identificarea materialelor și a parametrilor lor de calitate. Temperatura de tranziție a polimerilor poate fi evaluată foarte precis prin utilizarea instrumentelor avansate, cum ar fi analizorul mecanic dinamic (DMA) și calorimetrul cu scanare diferențială (DSC). La temperatura de tranziție sticloasă, are loc o schimbare reversibilă a fazei de la vâscos la sticlos sau invers în regiunile amorfe ale polimerului, datorită unei schimbări de temperatură, în timp ce la temperatura de topire, regiunile cristaline sau semicristaline ale unui polimer se schimbă într-un fază solidă amorfă. Aceasta este diferența cheie dintre temperatura de tranziție sticloasă și temperatura de topire.
Ce este temperatura de tranziție a sticlei?
Temperatura de tranziție sticloasă este temperatura la care o stare vâscoasă sau cauciucoasă a unui polimer amorf sau semicristalin se schimbă într-o stare fragilă, sticloasă. Aceasta este o tranziție reversibilă. Sub temperaturile de tranziție sticloasă, polimerii sunt duri și rigizi ca sticla. Peste temperatura de tranziție sticloasă, polimerii prezintă proprietăți vâscoase sau cauciucate cu mai puțină rigiditate. Tranziția sticloasă este o reacție de ordinul doi, deoarece există o modificare a derivaților. Modificările polimerului deasupra și dedesubtul apar datorită mișcării moleculare din cauza schimbărilor de energie. Această temperatură este foarte influențată de structura moleculelor. Mai mult decât atât, depinde și de frecvența deformării ciclice, de efectul combinării ingredientelor, cum ar fi plastifianți, materiale de umplutură etc. și de viteza de schimbare a temperaturii.
Figura 01: Densitatea la temperatură
Conform observațiilor experimentale, se constată că, într-un polimer simetric, temperatura de tranziție sticloasă este jumătate din temperatura sa de topire, în timp ce într-un polimer nesimetric, temperatura de tranziție sticloasă este de 2/3 din valoarea sa de topire (în grade de Kelvin). Cu toate acestea, aceste relații nu sunt universale și au abateri în mulți polimeri. Tranziția sticloasă este importantă pentru a determina intervalul de lucru al polimerului, evaluând flexibilitatea și natura răspunsului la stres mecanic.
Ce este temperatura de topire?
Topirea este un alt parametru important al tranzițiilor termice în polimeri. De obicei, temperatura de topire este temperatura la care are loc o tranziție de fază; de exemplu, solid la lichid sau lichid la vapori.
Figura 02: Topire
Cu toate acestea, în ceea ce privește polimerii, temperatura de topire este o temperatură la care are loc o tranziție de la o fază cristalină sau semicristalină la o fază solidă amorfă. Topirea este o reacție endotermă de prim ordin. Entalpia de topire a polimerului poate fi utilizată pentru a calcula gradul de cristalinitate, având în vedere că se cunoaşte entalpia de topire a 100% a aceluiaşi polimer. Cunoașterea temperaturii de topire este, de asemenea, foarte importantă, deoarece oferă o idee despre intervalul de lucru al unui polimer.
Care este diferența dintre temperatura de tranziție a sticlei și temperatura de topire?
Temperatura de tranziție a sticlei vs temperatura de topire |
|
| Temperatura de tranziție sticloasă este temperatura la care starea vâscoasă sau cauciucoasă a unui polimer amorf sau semicristalin se schimbă într-o stare fragilă, sticloasă. | Temperatura de tranziție sticloasă este temperatura la care starea vâscoasă sau cauciucoasă a unui polimer amorf sau semicristalin se schimbă într-o stare fragilă, sticloasă. |
| Ordinea de reacție | |
| Tranziția de sticlă este o reacție de ordinul doi. | Topirea este o reacție de prim ordin. |
| Deasupra Tg sau Tm | |
| Regiunile amorfe devin cauciucate, mai puțin rigide și nu fragile | Regiunile cristaline se transformă în regiuni amorfe solide. |
| Sub Tg sau Tm | |
| Regiunile amorfe devin sticloase, rigide și fragile. | Regiuni cristaline stabile |
| Relație (conform observațiilor experimentale) | |
| Tg=1/2 Tm (pentru polimeri simetrici) | Tg=2/3 Tm (pentru polimeri asimetrici) |
Rezumat – Temperatura de tranziție a sticlei vs temperatura de topire
Atât tranziția sticloasă, cât și temperaturile de topire sunt proprietăți de tranziție termică foarte importante ale polimerilor. Peste temperatura de tranziție sticloasă, polimerii au proprietăți cauciucate, în timp ce, sub această temperatură, au proprietăți de sticlă. Tranziția sticloasă are loc în polimerii amorfi. Topirea este schimbarea fazei de la cristalin la solid amorf. Temperatura de topire este importantă pentru a calcula gradul de cristalinitate. Ambele valori ale temperaturii sunt extrem de utile pentru a determina calitatea și domeniul de lucru al polimerilor.
Descărcați versiunea PDF a temperaturii de tranziție a sticlei vs temperatura de topire
Puteți descărca versiunea PDF a acestui articol și o puteți utiliza în scopuri offline, conform nota de citare. Vă rugăm să descărcați versiunea PDF aici Diferența dintre temperatura de tranziție a sticlei și temperatura de topire
