Nøgleforskel – Glasovergangstemperatur vs. smeltetemperatur
Undersøgelse af termiske egenskaber af elastomerer er afgørende for at bestemme deres endelige anvendelses- og fremstillingsprocesparametre. De termiske egenskaber af elastomerer kan undersøges ved hjælp af forskellige testparametre såsom overgangstemperaturer, nyttigt temperaturområde, varmekapacitet, termisk ledningsevne, temperaturafhængighed af mekaniske egenskaber og koefficient for lineær termisk udvidelse. Der er to typer temperaturparametre, der falder ind under overgangstemperaturer, nemlig glasovergangstemperatur (Tg) og smeltetemperatur (Tm). I polymerindustrien bruges disse temperaturer til identifikation af materialer og deres kvalitetsparametre. Overgangstemperaturen af polymerer kan vurderes meget nøjagtigt ved at bruge avancerede instrumenter som dynamisk mekanisk analysator (DMA) og differential scanning kalorimeter (DSC). Ved glasovergangstemperatur sker en reversibel faseændring fra viskøs til glasagtig eller omvendt i polymerens amorfe områder på grund af en temperaturændring, hvorimod de krystallinske eller semikrystallinske områder af en polymer ved smeltetemperatur ændres til en fast amorf fase. Dette er den vigtigste forskel mellem glasovergangstemperatur og smeltetemperatur.
Hvad er glasovergangstemperatur?
Glasovergangstemperaturen er den temperatur, ved hvilken en viskøs eller gummiagtig tilstand af en amorf eller semi-krystallinsk polymer ændres til en skør, glasagtig tilstand. Dette er en reversibel overgang. Under glasovergangstemperaturer er polymerer hårde og stive som glas. Over glasovergangstemperatur viser polymerer viskøse eller gummiagtige egenskaber med mindre stivhed. Glasovergang er en anden ordens reaktion, da der er en ændring i derivaterne. Ændringerne i polymer over og under opstår på grund af den molekylære bevægelse på grund af energiændringer. Denne temperatur er meget påvirket af molekylernes struktur. Desuden afhænger det også af hyppigheden af cyklisk deformation, virkningen af sammensætning af ingredienser såsom blødgøringsmidler, fyldstoffer osv. og temperaturændringshastigheden.
Figur 01: Tæthed ved temperatur
I henhold til eksperimentelle observationer er det fundet, at i en symmetrisk polymer er glasovergangstemperaturen halvdelen af dens smeltetemperatur, mens glasovergangstemperaturen i en usymmetrisk polymer er 2/3 af dens smelteværdi (i grader af Kelvin). Disse forhold er dog ikke universelle og har afvigelser i mange polymerer. Glasovergang er vigtig for at bestemme polymerens arbejdsområde og evaluere fleksibiliteten og arten af reaktionen på mekanisk stress.
Hvad er smeltetemperatur?
Smeltning er en anden vigtig parameter for termiske overgange i polymerer. Sædvanligvis er smeltetemperatur den temperatur, ved hvilken en faseovergang finder sted; f.eks. fast til væske eller væske til damp.
Figur 02: Smeltning
Men hvad angår polymerer, er smeltetemperaturen en temperatur, ved hvilken en overgang fra en krystallinsk eller semi-krystallinsk fase til en fast amorf fase finder sted. Smeltning er en førsteordens endoterm reaktion. Polymerens smelteentalpi kan bruges til at beregne krystallinitetsgraden, forudsat at smelteentalpien for 100 % af den samme polymer er kendt. At kende smeltetemperaturen er også meget vigtigt, da det giver en idé om arbejdsområdet for en polymer.
Hvad er forskellen mellem glasovergangstemperatur og smeltetemperatur?
Glasovergangstemperatur vs. smeltetemperatur |
|
| Glasovergangstemperatur er den temperatur, ved hvilken en viskøs eller gummiagtig tilstand af en amorf eller semi-krystallinsk polymer ændres til en skør, glasagtig tilstand. | Glasovergangstemperatur er den temperatur, ved hvilken en viskøs eller gummiagtig tilstand af en amorf eller semi-krystallinsk polymer ændres til en skør, glasagtig tilstand. |
| Reaktionsrækkefølge | |
| Glasovergang er en anden ordens reaktion. | Smeltning er en første ordens reaktion. |
| Above Tg eller Tm | |
| Amorfe områder bliver gummiagtige, mindre stive og ikke skøre | Krystallinske områder omdannes til faste amorfe områder. |
| Below Tg eller Tm | |
| Amorfe områder bliver glasagtige, stive og sprøde. | Stabile krystallinske områder |
| Relation (ifølge eksperimentelle observationer) | |
| Tg=1/2 Tm (til symmetriske polymerer) | Tg=2/3 Tm (for usymmetriske polymerer) |
Opsummering – Glasovergangstemperatur vs. smeltetemperatur
Både glasovergangs- og smeltetemperaturer er meget vigtige termiske overgangsegenskaber for polymerer. Over glasovergangstemperatur har polymerer gummiagtige egenskaber, mens de under denne temperatur har glasegenskaber. Glasovergang sker i amorfe polymerer. Smeltning er ændringen af fase fra krystallinsk til fast amorf. Smeltetemperatur er vigtig for at beregne graden af krystallinitet. Begge temperaturværdier er yderst nyttige til at bestemme kvaliteten og arbejdsområdet for polymerer.
Download PDF-version af glasovergangstemperatur vs. smeltetemperatur
Du kan downloade PDF-versionen af denne artikel og bruge den til offline-formål i henhold til citatnotat. Download venligst PDF-version her Forskel mellem glasovergangstemperatur og smeltetemperatur
