Kľúčový rozdiel – teplota skleného prechodu vs. teplota topenia
Skúmanie tepelných vlastností elastomérov je nevyhnutné pre rozhodnutie o ich konečnej aplikácii a parametroch výrobného procesu. Tepelné vlastnosti elastomérov možno skúmať pomocou rôznych testovacích parametrov, ako sú prechodové teploty, užitočný teplotný rozsah, tepelná kapacita, tepelná vodivosť, teplotná závislosť mechanických vlastností a koeficient lineárnej tepelnej rozťažnosti. Existujú dva typy teplotných parametrov, ktoré spadajú pod prechodové teploty, a to teplota skleného prechodu (Tg) a teplota topenia (Tm). V polymérnom priemysle sa tieto teploty používajú na identifikáciu materiálov a ich kvalitatívnych parametrov. Teplotu prechodu polymérov možno veľmi presne posúdiť pomocou pokročilých nástrojov, ako je dynamický mechanický analyzátor (DMA) a diferenciálny skenovací kalorimeter (DSC). Pri teplote skleného prechodu dochádza v amorfných oblastiach polyméru k reverzibilnej zmene fázy z viskóznej na sklovitú alebo naopak v dôsledku zmeny teploty, zatiaľ čo pri teplote topenia sa kryštalické alebo semikryštalické oblasti polyméru menia na tuhá amorfná fáza. Toto je kľúčový rozdiel medzi teplotou skleného prechodu a teplotou topenia.
Čo je teplota skleného prechodu?
Teplota skleného prechodu je teplota, pri ktorej sa viskózny alebo gumovitý stav amorfného alebo semikryštalického polyméru mení na krehký, sklovitý. Toto je reverzibilný prechod. Pod teplotou skleného prechodu sú polyméry tvrdé a tuhé ako sklo. Nad teplotou skleného prechodu polyméry vykazujú viskózne alebo gumovité vlastnosti s menšou tuhosťou. Sklený prechod je reakcia druhého rádu, pretože dochádza k zmene v derivátoch. Zmeny v polyméri nad a pod sa vyskytujú v dôsledku molekulárneho pohybu v dôsledku zmien energie. Táto teplota je značne ovplyvnená štruktúrou molekúl. Okrem toho závisí aj od frekvencie cyklickej deformácie, účinku zmiešavacích prísad, ako sú zmäkčovadlá, plnivá atď., a rýchlosti zmeny teploty.
Obrázok 01: Hustota na teplote
Na základe experimentálnych pozorovaní sa zistilo, že v symetrickom polyméri je teplota skleného prechodu polovicou jeho teploty topenia, zatiaľ čo v nesymetrickom polyméri je teplota skleného prechodu 2/3 jeho hodnoty topenia (v stupňoch Kelvin). Tieto vzťahy však nie sú univerzálne a v mnohých polyméroch majú odchýlky. Sklenený prechod je dôležitý na určenie pracovného rozsahu polyméru, pričom sa hodnotí flexibilita a charakter odozvy na mechanické namáhanie.
Čo je teplota topenia?
Tavenie je ďalším dôležitým parametrom tepelných prechodov v polyméroch. Teplota topenia je zvyčajne teplota, pri ktorej dochádza k fázovému prechodu; napríklad pevná látka na kvapalinu alebo kvapalina na paru.
Obrázok 02: Topenie
Pokiaľ ide však o polyméry, teplota topenia je teplota, pri ktorej dochádza k prechodu z kryštalickej alebo semikryštalickej fázy do pevnej amorfnej fázy. Topenie je endotermická reakcia prvého poriadku. Entalpia topenia polyméru sa môže použiť na výpočet stupňa kryštalinity za predpokladu, že je známa entalpia topenia 100 % rovnakého polyméru. Poznanie teploty topenia je tiež veľmi dôležité, pretože poskytuje predstavu o pracovnom rozsahu polyméru.
Aký je rozdiel medzi teplotou skleného prechodu a teplotou topenia?
Teplota prechodu skla vs teplota topenia |
|
| Teplota skleného prechodu je teplota, pri ktorej sa viskózny alebo gumovitý stav amorfného alebo semikryštalického polyméru mení na krehký, sklovitý. | Teplota skleného prechodu je teplota, pri ktorej sa viskózny alebo gumovitý stav amorfného alebo semikryštalického polyméru mení na krehký, sklovitý. |
| Poradie reakcií | |
| Prechod skla je reakcia druhého rádu. | Topenie je reakcia prvého poriadku. |
| Nad Tg alebo Tm | |
| Amorfné oblasti sa stávajú gumovými, menej tuhými a nie krehkými | Kryštalické oblasti sa transformujú na pevné amorfné oblasti. |
| Pod Tg alebo Tm | |
| Amorfné oblasti sa stávajú sklovitými, tuhými a krehkými. | Stabilné kryštalické oblasti |
| Vzťah (podľa experimentálnych pozorovaní) | |
| Tg=1/2 Tm (pre symetrické polyméry) | Tg=2/3 Tm (pre nesymetrické polyméry) |
Zhrnutie – Teplota skleného prechodu vs. teplota topenia
Teploty skleného prechodu aj teploty topenia sú veľmi dôležité vlastnosti tepelného prechodu polymérov. Nad teplotou skleného prechodu majú polyméry gumovité vlastnosti, zatiaľ čo pod touto teplotou majú vlastnosti skla. Sklený prechod sa vyskytuje v amorfných polyméroch. Topenie je zmena fázy z kryštalickej na tuhú amorfnú fázu. Teplota topenia je dôležitá na výpočet stupňa kryštalinity. Obe hodnoty teplôt sú mimoriadne užitočné na určenie kvality a pracovného rozsahu polymérov.
Stiahnuť PDF verziu teploty prechodu skla vs teplota topenia
Verziu tohto článku si môžete stiahnuť vo formáte PDF a použiť ju na offline účely podľa citácie. Stiahnite si PDF verziu tu Rozdiel medzi teplotou skleného prechodu a teplotou topenia
