Klíčový rozdíl – teplota skelného přechodu vs. teplota tání
Zkoumání tepelných vlastností elastomerů je zásadní pro rozhodnutí o jejich konečné aplikaci a parametrech výrobního procesu. Tepelné vlastnosti elastomerů lze zkoumat pomocí různých zkušebních parametrů, jako jsou přechodové teploty, užitečný teplotní rozsah, tepelná kapacita, tepelná vodivost, teplotní závislost mechanických vlastností a koeficient lineární tepelné roztažnosti. Existují dva typy teplotních parametrů, které spadají pod přechodové teploty, a to teplota skelného přechodu (Tg) a teplota tání (Tm). V polymerním průmyslu se tyto teploty používají pro identifikaci materiálů a jejich kvalitativních parametrů. Teplotu přechodu polymerů lze velmi přesně stanovit pomocí pokročilých přístrojů, jako je dynamický mechanický analyzátor (DMA) a diferenciální skenovací kalorimetr (DSC). Při teplotě skelného přechodu dochází v amorfních oblastech polymeru v důsledku změny teploty k reverzibilní změně fáze z viskózní na sklovitou nebo naopak, zatímco při teplotě tání se krystalické nebo semikrystalické oblasti polymeru mění na pevná amorfní fáze. Toto je klíčový rozdíl mezi teplotou skelného přechodu a teplotou tání.
Co je teplota přechodu skla?
Teplota skelného přechodu je teplota, při které se viskózní nebo pryžový stav amorfního nebo semikrystalického polymeru změní na křehký, sklovitý stav. Jedná se o vratný přechod. Pod teplotami skelného přechodu jsou polymery tvrdé a tuhé jako sklo. Nad teplotou skelného přechodu vykazují polymery viskózní nebo pryžové vlastnosti s menší tuhostí. Skleněný přechod je reakcí druhého řádu, protože dochází ke změně v derivátech. Změny v polymeru nahoře a dole nastávají v důsledku molekulárního pohybu v důsledku energetických změn. Tato teplota je značně ovlivněna strukturou molekul. Kromě toho také závisí na frekvenci cyklické deformace, účinku mísících přísad, jako jsou změkčovadla, plniva atd., a rychlosti změny teploty.
Obrázek 01: Hustota na teplotě
Podle experimentálních pozorování bylo zjištěno, že u symetrického polymeru je teplota skelného přechodu poloviční než jeho teplota tání, zatímco u nesymetrického polymeru je teplota skelného přechodu 2/3 jeho hodnoty tání (ve stupních Kelvin). Tyto vztahy však nejsou univerzální a mají odchylky v mnoha polymerech. Skelný přechod je důležitý pro určení pracovního rozsahu polymeru, hodnocení flexibility a povahy odezvy na mechanické namáhání.
Co je teplota tání?
Tavení je dalším důležitým parametrem tepelných přechodů v polymerech. Obvykle je teplota tání teplotou, při které dochází k fázovému přechodu; například pevná látka na kapalinu nebo kapalina na páru.
Obrázek 02: Tavení
Co se však týká polymerů, teplota tání je teplota, při které dochází k přechodu z krystalické nebo semikrystalické fáze do pevné amorfní fáze. Tavení je endotermická reakce prvního řádu. Entalpie tání polymeru může být použita pro výpočet stupně krystalinity za předpokladu, že je známa entalpie tání 100 % stejného polymeru. Znalost teploty tání je také velmi důležitá, protože poskytuje představu o pracovním rozsahu polymeru.
Jaký je rozdíl mezi teplotou skelného přechodu a teplotou tání?
Teplota přechodu skla vs teplota tání |
|
| Teplota skelného přechodu je teplota, při které se viskózní nebo pryžový stav amorfního nebo semikrystalického polymeru změní na křehký, sklovitý stav. | Teplota skelného přechodu je teplota, při které se viskózní nebo pryžový stav amorfního nebo semikrystalického polymeru změní na křehký, sklovitý stav. |
| Pořadí reakcí | |
| Skleněný přechod je reakcí druhého řádu. | Tání je reakce prvního řádu. |
| Nad Tg nebo Tm | |
| Amorfní oblasti se stávají gumovými, méně tuhými a nejsou křehké | Krystalické oblasti se přeměňují na pevné amorfní oblasti. |
| Pod Tg nebo Tm | |
| Amorfní oblasti se stávají sklovitými, tuhými a křehkými. | Stabilní krystalické oblasti |
| Vztah (podle experimentálních pozorování) | |
| Tg=1/2 Tm (pro symetrické polymery) | Tg=2/3 Tm (pro nesymetrické polymery) |
Shrnutí – Teplota skelného přechodu vs. teplota tání
Jak skelný přechod, tak teploty tání jsou velmi důležité vlastnosti tepelného přechodu polymerů. Nad teplotou skelného přechodu mají polymery pryžové vlastnosti, zatímco pod touto teplotou mají vlastnosti skla. Skelný přechod se vyskytuje v amorfních polymerech. Tání je změna fáze z krystalické na pevnou amorfní fázi. Teplota tání je důležitá pro výpočet stupně krystalinity. Obě hodnoty teplot jsou mimořádně užitečné pro určení kvality a pracovního rozsahu polymerů.
Stáhnout PDF verzi teploty přechodu skla vs teplota tání
Můžete si stáhnout PDF verzi tohoto článku a použít ji pro offline účely podle citace. Stáhněte si PDF verzi zde Rozdíl mezi teplotou skelného přechodu a teplotou tání
