Peamine erinevus – klaasi üleminekutemperatuur vs sulamistemperatuur
Elastomeeride soojusomaduste uurimine on nende lõpliku rakenduse ja tootmisprotsessi parameetrite otsustamiseks hädavajalik. Elastomeeride soojusomadusi saab uurida kasutades erinevaid katseparameetreid nagu üleminekutemperatuurid, kasulik temperatuurivahemik, soojusmahtuvus, soojusjuhtivus, mehaaniliste omaduste sõltuvus temperatuurist ja lineaarse soojuspaisumise koefitsient. Üleminekutemperatuuride alla kuuluvad kahte tüüpi temperatuuriparameetrid, nimelt klaasistumistemperatuur (Tg) ja sulamistemperatuur (Tm). Polümeeritööstuses kasutatakse neid temperatuure materjalide ja nende kvaliteediparameetrite tuvastamiseks. Polümeeride üleminekutemperatuuri saab väga täpselt hinnata, kasutades täiustatud seadmeid, nagu dünaamiline mehaaniline analüsaator (DMA) ja diferentsiaalne skaneeriv kalorimeeter (DSC). Klaasistumistemperatuuril toimub polümeeri amorfsetes piirkondades temperatuurimuutuse tõttu pöörduv faasimuutus viskoossest klaasjaks või vastupidi, samas kui sulamistemperatuuril muutuvad polümeeri kristalsed või poolkristallilised piirkonnad tahke amorfne faas. See on peamine erinevus klaasistumistemperatuuri ja sulamistemperatuuri vahel.
Mis on klaasi üleminekutemperatuur?
Klaasistumistemperatuur on temperatuur, mille juures amorfse või poolkristallilise polümeeri viskoosne või kummine olek muutub rabedaks, klaasjaks. See on pöörduv üleminek. Klaasistumistemperatuurist madalamal on polümeerid kõvad ja jäigad nagu klaas. Üle klaasistumistemperatuuri näitavad polümeerid viskoosseid või kummiseid omadusi ja väiksema jäikusega. Klaasistumine on teist järku reaktsioon, kuna tuletised muutuvad. Muutused polümeeris ülal ja all toimuvad energiamuutustest tingitud molekulaarse liikumise tõttu. Seda temperatuuri mõjutab suuresti molekulide struktuur. Lisaks sõltub see ka tsüklilise deformatsiooni sagedusest, koostisainete (nt plastifikaatorid, täiteained jne) mõjust ja temperatuuri muutumise kiirusest.
Joonis 01: tihedus temperatuuril
Eksperimentaalsete vaatluste põhjal on leitud, et sümmeetrilise polümeeri klaasistumistemperatuur on pool selle sulamistemperatuurist, samas kui ebasümmeetrilises polümeeris on klaasistumistemperatuur 2/3 selle sulamistemperatuurist (kraadides Kelvin). Need seosed ei ole siiski universaalsed ja neil on paljudes polümeerides kõrvalekaldeid. Klaasistumine on oluline polümeeri töövahemiku määramiseks, hinnates paindlikkust ja mehaanilisele pingele reageerimise olemust.
Mis on sulamistemperatuur?
Sulamine on teine oluline polümeeride termiliste üleminekute parameeter. Tavaliselt on sulamistemperatuur temperatuur, mille juures toimub faasiüleminek; näiteks tahkest vedelikuks või vedelast auruks.
Joonis 02: sulamine
Polümeeride puhul on sulamistemperatuur aga temperatuur, mille juures toimub üleminek kristallilisest või poolkristallilisest faasist tahkesse amorfsesse faasi. Sulamine on esimest järku endotermiline reaktsioon. Polümeeri sulamise entalpia abil saab arvutada kristallilisusastme, eeldusel, et sama polümeeri 100% sulamisentalpia on teada. Sulamistemperatuuri teadmine on samuti väga oluline, kuna see annab aimu polümeeri tööpiirkonnast.
Mis vahe on klaasi üleminekutemperatuuril ja sulamistemperatuuril?
Klaasi üleminekutemperatuur vs sulamistemperatuur |
|
| Klaasistumistemperatuur on temperatuur, mille juures amorfse või poolkristallilise polümeeri viskoosne või kummine olek muutub rabedaks, klaasjaks. | Klaasistumistemperatuur on temperatuur, mille juures amorfse või poolkristallilise polümeeri viskoosne või kummine olek muutub rabedaks, klaasjaks. |
| Reageerimisjärjekord | |
| Klaasi üleminek on teist järku reaktsioon. | Sulamine on esimest järku reaktsioon. |
| Üle Tg või Tm | |
| Amorfsed piirkonnad muutuvad kummisemaks, vähem jäigaks ja mitte rabedaks | Kristallilised piirkonnad muutuvad tahketeks amorfseteks piirkondadeks. |
| Alla Tg või Tm | |
| Amorfsed piirkonnad muutuvad klaasjaks, jäigaks ja rabedaks. | Stabiilsed kristalsed piirkonnad |
| Suhe (katseliste vaatluste kohaselt) | |
| Tg=1/2 Tm (sümmeetriliste polümeeride puhul) | Tg=2/3 Tm (ebasümmeetriliste polümeeride jaoks) |
Kokkuvõte – klaasi üleminekutemperatuur vs sulamistemperatuur
Nii klaasistumis- kui ka sulamistemperatuurid on polümeeride väga olulised termilise ülemineku omadused. Üle klaasistumistemperatuuri on polümeeridel kummiomadused, madalamal temperatuuril aga klaasi omadused. Klaasisiire toimub amorfsetes polümeerides. Sulamine on faasi muutumine kristalsest tahkeks amorfseks. Sulamistemperatuur on oluline kristallilisuse astme arvutamiseks. Mõlemad temperatuuriväärtused on väga kasulikud polümeeride kvaliteedi ja töövahemiku määramiseks.
Laadi alla PDF-versioon klaasi üleminekutemperatuurist vs sulamistemperatuurist
Saate alla laadida selle artikli PDF-versiooni ja kasutada seda võrguühenduseta kasutamiseks vastav alt tsitaadi märkusele. Laadige PDF-versioon alla siit. Erinevus klaasi üleminekutemperatuuri ja sulamistemperatuuri vahel
