Ključna razlika – temperatura staklenog prijelaza u odnosu na temperaturu topljenja
Istraživanje termičkih svojstava elastomera je ključno za odlučivanje o njihovoj konačnoj primjeni i parametrima proizvodnog procesa. Termička svojstva elastomera mogu se ispitati korištenjem različitih parametara ispitivanja kao što su prijelazne temperature, korisni temperaturni raspon, toplinski kapacitet, toplinska provodljivost, temperaturna ovisnost mehaničkih svojstava i koeficijent linearnog toplinskog širenja. Postoje dvije vrste temperaturnih parametara koji spadaju pod prijelazne temperature, naime, temperatura staklastog prijelaza (Tg) i temperatura topljenja (Tm). U industriji polimera, ove temperature se koriste za identifikaciju materijala i njihovih parametara kvaliteta. Temperatura prijelaza polimera može se vrlo precizno procijeniti korištenjem naprednih instrumenata kao što su dinamički mehanički analizator (DMA) i diferencijalni skenirajući kalorimetar (DSC). Na temperaturi staklastog prijelaza dolazi do reverzibilne promjene faze iz viskozne u staklastu ili obrnuto u amorfnim područjima polimera zbog promjene temperature, dok se na temperaturi topljenja kristalna ili polukristalna područja polimera mijenjaju u čvrsta amorfna faza. Ovo je ključna razlika između temperature staklastog prijelaza i temperature topljenja.
Šta je temperatura staklenog prijelaza?
Temperatura staklastog prelaza je temperatura na kojoj viskozno ili gumeno stanje amorfnog ili polukristalnog polimera prelazi u krto, staklasto stanje. Ovo je reverzibilna tranzicija. Ispod temperatura prelaska stakla, polimeri su tvrdi i kruti poput stakla. Iznad temperature staklastog prijelaza, polimeri pokazuju viskozna ili gumena svojstva s manjom krutošću. Stakleni prijelaz je reakcija drugog reda jer dolazi do promjene derivata. Promjene u polimeru iznad i ispod nastaju zbog molekularnog kretanja uslijed promjena energije. Na ovu temperaturu u velikoj meri utiče struktura molekula. Štaviše, zavisi i od učestalosti cikličke deformacije, efekta sastojaka mešavine kao što su plastifikatori, punila, itd., i brzine promene temperature.
Slika 01: Gustina na temperaturi
Prema eksperimentalnim zapažanjima, utvrđeno je da je u simetričnom polimeru temperatura staklastog prijelaza polovina njegove temperature topljenja, dok je u nesimetričnom polimeru temperatura staklastog prijelaza 2/3 njegove vrijednosti topljenja (u stupnjevima od Kelvin). Međutim, ovi odnosi nisu univerzalni i imaju odstupanja u mnogim polimerima. Stakleni prijelaz je važan za određivanje radnog opsega polimera, procjenu fleksibilnosti i prirode odgovora na mehanički stres.
Šta je temperatura topljenja?
Topljenje je još jedan važan parametar termičkih prelaza u polimerima. Obično je temperatura topljenja temperatura na kojoj se javlja fazni prijelaz; na primjer, čvrsta u tečnost ili tečnost u paru.
Slika 02: Topljenje
Međutim, što se tiče polimera, temperatura topljenja je temperatura na kojoj se odvija prijelaz iz kristalne ili polukristalne faze u čvrstu amorfnu fazu. Topljenje je endotermna reakcija prvog reda. Entalpija topljenja polimera može se koristiti za izračunavanje stepena kristalnosti, s obzirom da je poznata entalpija topljenja 100% istog polimera. Poznavanje temperature topljenja je takođe veoma važno jer daje ideju o radnom opsegu polimera.
Koja je razlika između temperature prelaska stakla i temperature topljenja?
temperatura prelaska stakla u odnosu na temperaturu topljenja |
|
| Temperatura staklenog prijelaza je temperatura na kojoj se viskozno ili gumeno stanje amorfnog ili polukristalnog polimera mijenja u krto, staklasto stanje. | Temperatura staklenog prijelaza je temperatura na kojoj se viskozno ili gumeno stanje amorfnog ili polukristalnog polimera mijenja u krto, staklasto stanje. |
| Red reakcije | |
| Staklena tranzicija je reakcija drugog reda. | Taljenje je reakcija prvog reda. |
| Iznad Tg ili Tm | |
| Amorfne regije postaju gumene, manje krute i nisu lomljive | Kristalne regije se transformišu u čvrste amorfne regije. |
| ispod Tg ili Tm | |
| Amorfne regije postaju staklaste, krute i krhke. | Stabilne kristalne regije |
| Odnos (prema eksperimentalnim zapažanjima) | |
| Tg=1/2 Tm (za simetrične polimere) | Tg=2/3 Tm (za nesimetrične polimere) |
Sažetak – temperatura staklenog prijelaza u odnosu na temperaturu topljenja
I staklena tranzicija i temperature topljenja su vrlo važne karakteristike termičkog prijelaza polimera. Iznad temperature staklastog prelaza, polimeri imaju svojstva gume, dok ispod ove temperature imaju svojstva stakla. Staklena tranzicija se dešava u amorfnim polimerima. Topljenje je promjena faze iz kristalne u čvrstu amorfnu. Temperatura topljenja je važna za izračunavanje stepena kristalnosti. Obje vrijednosti temperature su izuzetno korisne za određivanje kvaliteta i radnog opsega polimera.
Preuzmite PDF verziju temperature staklenog prijelaza u odnosu na temperaturu topljenja
Možete preuzeti PDF verziju ovog članka i koristiti ga za vanmrežne svrhe prema napomeni o citatu. Molimo preuzmite PDF verziju ovdje Razlika između temperature staklenog prijelaza i temperature topljenja
