Ključna razlika – temperatura staklenog prijelaza u odnosu na temperaturu taljenja
Istraživanje toplinskih svojstava elastomera bitno je za donošenje odluke o njihovoj konačnoj primjeni i parametrima proizvodnog procesa. Toplinska svojstva elastomera mogu se ispitati korištenjem različitih ispitnih parametara kao što su prijelazne temperature, raspon korisnih temperatura, toplinski kapacitet, toplinska vodljivost, temperaturna ovisnost mehaničkih svojstava i koeficijent linearnog toplinskog širenja. Postoje dvije vrste temperaturnih parametara koji spadaju pod temperature prijelaza, naime, temperatura staklenog prijelaza (Tg) i temperatura taljenja (Tm). U industriji polimera ove se temperature koriste za identifikaciju materijala i njihovih parametara kvalitete. Temperatura prijelaza polimera može se vrlo precizno procijeniti korištenjem naprednih instrumenata poput dinamičkog mehaničkog analizatora (DMA) i diferencijalnog skenirajućeg kalorimetra (DSC). Na temperaturi staklenog prijelaza dolazi do reverzibilne promjene faze iz viskozne u staklastu ili obrnuto u amorfnim područjima polimera zbog promjene temperature, dok se na temperaturi taljenja kristalna ili polukristalna područja polimera mijenjaju u čvrsta amorfna faza. Ovo je ključna razlika između temperature staklenog prijelaza i temperature taljenja.
Što je temperatura staklenog prijelaza?
Temperatura staklenog prijelaza je temperatura pri kojoj viskozno ili gumasto stanje amorfnog ili polukristalnog polimera prelazi u krto, staklasto stanje. Ovo je reverzibilni prijelaz. Ispod temperatura staklenog prijelaza, polimeri su tvrdi i kruti poput stakla. Iznad temperature staklastog prijelaza, polimeri pokazuju viskozna ili gumena svojstva s manjom krutošću. Staklo je reakcija drugog reda jer dolazi do promjene u derivatima. Promjene u polimeru iznad i ispod nastaju zbog gibanja molekula uslijed promjena energije. Na tu temperaturu uvelike utječe struktura molekula. Štoviše, također ovisi o učestalosti cikličke deformacije, učinku sastojaka smjese kao što su plastifikatori, punila itd. i brzini promjene temperature.
Slika 01: Gustoća na temperaturi
Prema eksperimentalnim opažanjima, utvrđeno je da je u simetričnom polimeru temperatura staklastog prijelaza polovica njegove temperature taljenja, dok je u nesimetričnom polimeru temperatura staklastog prijelaza 2/3 njegove vrijednosti taljenja (u stupnjevima Kelvin). Međutim, ti odnosi nisu univerzalni i imaju odstupanja u mnogim polimerima. Prijelaz u staklo važan je za određivanje radnog raspona polimera, procjenu fleksibilnosti i prirodu odgovora na mehanički stres.
Što je temperatura topljenja?
Taljenje je još jedan važan parametar toplinskih prijelaza u polimerima. Obično je temperatura taljenja temperatura na kojoj se događa fazni prijelaz; na primjer, čvrsto u tekuće ili tekuće u paru.
Slika 02: Taljenje
Međutim, što se tiče polimera, temperatura taljenja je temperatura na kojoj se odvija prijelaz iz kristalne ili polukristalne faze u čvrstu amorfnu fazu. Taljenje je endotermna reakcija prvog reda. Entalpija taljenja polimera može se koristiti za izračunavanje stupnja kristalnosti, s obzirom da je poznata entalpija taljenja 100% istog polimera. Poznavanje temperature taljenja također je vrlo važno jer daje ideju o radnom području polimera.
Koja je razlika između temperature staklenog prijelaza i temperature taljenja?
Temperatura staklenog prijelaza u odnosu na temperaturu taljenja |
|
| Temperatura staklenog prijelaza je temperatura na kojoj viskozno ili gumasto stanje amorfnog ili polukristalnog polimera prelazi u krto, staklasto stanje. | Temperatura staklenog prijelaza je temperatura na kojoj viskozno ili gumasto stanje amorfnog ili polukristalnog polimera prelazi u krto, staklasto stanje. |
| Redoslijed reakcija | |
| Staklasti prijelaz je reakcija drugog reda. | Taljenje je reakcija prvog reda. |
| Iznad Tg ili Tm | |
| Amorfna područja postaju gumenasta, manje kruta i nisu lomljiva | Kristalna područja pretvaraju se u čvrsta amorfna područja. |
| Ispod Tg ili Tm | |
| Amorfne regije postaju staklaste, krute i lomljive. | Stabilna kristalna područja |
| Odnos (prema eksperimentalnim opažanjima) | |
| Tg=1/2 Tm (za simetrične polimere) | Tg=2/3 Tm (za nesimetrične polimere) |
Sažetak – Temperatura staklenog prijelaza u odnosu na temperaturu taljenja
I temperatura staklastog prijelaza i temperatura taljenja vrlo su važna svojstva toplinskog prijelaza polimera. Iznad temperature staklastog prijelaza polimeri imaju svojstva gume, dok ispod te temperature imaju svojstva stakla. Prijelaz stakla se događa u amorfnim polimerima. Taljenje je promjena faze iz kristalne u čvrstu amorfnu. Temperatura taljenja je važna za izračunavanje stupnja kristalnosti. Obje temperaturne vrijednosti su izuzetno korisne za određivanje kvalitete i radnog raspona polimera.
Preuzmite PDF verziju temperature staklenog prijelaza u odnosu na temperaturu taljenja
Možete preuzeti PDF verziju ovog članka i koristiti ga za izvanmrežne svrhe prema napomeni o citatu. Ovdje preuzmite PDF verziju Razlika između temperature staklenog prijelaza i temperature taljenja
