Ключевая разница – температура стеклования и температура плавления
Исследование термических свойств эластомеров необходимо для принятия решения об их окончательном применении и параметрах производственного процесса. Термические свойства эластомеров можно исследовать с использованием различных параметров испытаний, таких как температура перехода, полезный диапазон температур, теплоемкость, теплопроводность, температурная зависимость механических свойств и коэффициент линейного теплового расширения. Существует два типа температурных параметров, которые относятся к температурам перехода, а именно: температура стеклования (Tg) и температура плавления (Tm). В полимерной промышленности эти температуры используются для идентификации материалов и параметров их качества. Температуру перехода полимеров можно очень точно оценить с помощью современных инструментов, таких как динамический механический анализатор (ДМА) и дифференциальный сканирующий калориметр (ДСК). При температуре стеклования обратимое изменение фазы из вязкой в стеклообразную или наоборот происходит в аморфных областях полимера из-за изменения температуры, тогда как при температуре плавления кристаллические или полукристаллические области полимера изменяются на твердоаморфная фаза. Это ключевое различие между температурой стеклования и температурой плавления.
Что такое температура стеклования?
Температура стеклования – это температура, при которой вязкое или эластичное состояние аморфного или полукристаллического полимера переходит в хрупкое, стеклообразное состояние. Это обратимый переход. Ниже температуры стеклования полимеры твердые и жесткие, как стекло. Выше температуры стеклования полимеры проявляют вязкие или эластичные свойства с меньшей жесткостью. Стеклование является реакцией второго порядка, так как происходит изменение производных. Изменения в полимере вверху и внизу происходят из-за молекулярного движения из-за изменения энергии. На эту температуру большое влияние оказывает структура молекул. Кроме того, это также зависит от частоты циклической деформации, влияния ингредиентов компаунда, таких как пластификаторы, наполнители и т. д., и скорости изменения температуры.
Рисунок 01: Плотность в зависимости от температуры
По экспериментальным наблюдениям установлено, что у симметричного полимера температура стеклования составляет половину его температуры плавления, а у несимметричного полимера температура стеклования составляет 2/3 его температуры плавления (в градусах Кельвин). Однако эти зависимости не универсальны и во многих полимерах имеют отклонения. Стеклование важно для определения рабочего диапазона полимера, оценки гибкости и характера реакции на механическое воздействие.
Что такое температура плавления?
Плавление – еще один важный параметр тепловых переходов в полимерах. Обычно температура плавления - это температура, при которой происходит фазовый переход; например, из твердого в жидкое или из жидкого в пар.
Рисунок 02: Плавление
Однако для полимеров температура плавления – это температура, при которой происходит переход из кристаллической или полукристаллической фазы в твердоаморфную фазу. Плавление – эндотермическая реакция первого порядка. Энтальпию плавления полимера можно использовать для расчета степени кристалличности, если известна энтальпия плавления 100% того же полимера. Знание температуры плавления также очень важно, так как дает представление о рабочем диапазоне полимера.
В чем разница между температурой стеклования и температурой плавления?
Зависимость температуры стеклования от температуры плавления |
|
| Температура стеклования – это температура, при которой вязкое или эластичное состояние аморфного или полукристаллического полимера переходит в хрупкое, стеклообразное состояние. | Температура стеклования – это температура, при которой вязкое или эластичное состояние аморфного или полукристаллического полимера переходит в хрупкое, стеклообразное состояние. |
| Порядок реакции | |
| Стекление – это реакция второго порядка. | Плавление – реакция первого порядка. |
| Выше Tg или Tm | |
| Аморфные участки становятся эластичными, менее жесткими и не ломкими | Кристаллические области превращаются в твердые аморфные области. |
| Ниже Tg или Tm | |
| Аморфные участки становятся стеклообразными, жесткими и хрупкими. | Стабильные кристаллические области |
| Связь (согласно экспериментальным наблюдениям) | |
| Tg=1/2 Tm (для симметричных полимеров) | Tg=2/3 Tпл (для несимметричных полимеров) |
Резюме – Температура стеклования в зависимости от температуры плавления
И температура стеклования, и температура плавления являются очень важными характеристиками термического перехода полимеров. Выше температуры стеклования полимеры обладают каучукоподобными свойствами, тогда как ниже этой температуры они обладают свойствами стекла. Стеклование происходит в аморфных полимерах. Плавление – это переход фазы из кристаллической в твердоаморфную. Температура плавления важна для расчета степени кристалличности. Оба значения температуры чрезвычайно полезны для определения качества и рабочего диапазона полимеров.
Загрузить PDF-версию зависимости температуры стеклования от температуры плавления
Вы можете загрузить PDF-версию этой статьи и использовать ее в автономном режиме в соответствии с примечанием к цитированию. Пожалуйста, загрузите PDF-версию здесь. Разница между температурой стеклования и температурой плавления
