Tg
دمای انتقال شیشه ای Tg
برای همه پلیمرها یک دمایی به نام دمای انتقال شیشه (Tg) تعریف میشود که در دماهای کمتر از این دما پلیمر مانند یک شیشه سفت و شکننده است و بالاتر از آن دما پلیمر لاستیکی و نرم هست.
دمای انتقال شیشه همیشه از دمای ذوب کمتر است و در نقطه ذوب دیگر نمیتوان از ماده استفاده کرد. اما در دمای بین انتقال شیشه و ذوب میشود از ماده استفاده کرد و در آن حالت لاستیکی دارد.
یکی از تفاوتهای اساسی بین لاستیکها و پلاستیکها هم دمای انتقال شیشه ای آنهاست. دمای انتقال شیشه لاستیکها معمولاً حدود -70 درجه است و در نتیجه در دمای عادی لاستیکها بالای دمای شیشه ای شدن هستند و نرم هستند. اما دمای انتقال شیشه پلاستیکها بالاتر از دمای محیط هست و به همین دلیل در دمای معمولی سخت و شیشه ای هستند.
آیا تاکنون سطل پلاستیکی یا پلاستیک را در طول زمستان دیده اید و متوجه شده اید که ترک و یا تغییر شکل های بیشتر نسبت به تابستان؟ این حقیقت ناشی از پدیده ای شناخته شده به عنوان انتقال شیشه ای است که در پلیمرها رخ میدهد.
یکی از چیزهایی که باعث میشود پلیمرها منحصر به فرد باشند. انتقال شیشه ای دربرخی دماها وجود دارد (مختلف برای هر پلیمر) نامیده می شود دمای انتقال شیشه .هنگامی که پلیمر در دمای سرد زیرTg ، سخت و شکننده می شود ، مانند شیشه.
بعضی از پلیمرها در دمای فوق درجه حرارت انتقال شیشه ای خود استفاده می شود. پلاستیک سخت مثل پلی متیل و پلی استایرن هستند ، در پایین دمای انتقال شیشه ای استفاده می شوند؛ در حالت شیشه ای خود.بعضی در درجه حرارت بالا ، هر دو در حدود 100 درجه سانتیگراد لاستیک مانند polyisoprene و polyisobutylene هستند ، در بالاتر از Tg مورد استفاده قرار میگیرند ، یعنی در حالت لاستیک مانند ، جایی که آنها نرم و قابل انعطاف است.
روشهای اندازه گیری Tg
اگر می خواهید بدانید که چگونه میشود Tg را محاسبه کرد از دو روش اندازه گیری نقطه ذوب، به علاوه گرماهای نهان ذوب و تغییر در ظرفیت گرمایی استفاده میشود،در حال حاضر روشی به نام دیفرانسیل اسکن گرماسنجی رواج دارد.
آیا تا کنون به " بوی ماشین نو" توجه کردید؟یا چیزی شبیه بوی پول ، آن بوی تبخیرشده از قطعات پلاستیکی در داخل ماشین شما است
انتقال شیشه ای در مقابل ذوب :
تفاوت های مهمی بین انتقال شیشه ای و ذوب وجود دارد. ذوب چیزی است که در پلیمر کریستالی اتفاق می افتد، در حالی که انتقال شیشه ای تنها در پلیمرها در حالت آمورف اتفاق می افتد.پلیمر نمونه ، اغلب اوقات هر دو غیر متبلور (آمورف و کریستالی) هستند، پس از نمونه مشابه اغلب می تواند نشان از نقطه ذوب و T g . یافت اما زنجیرهایی که ذوب هستند تحت زنجیره انتقال شیشه ای نیستند.
یکی دیگر از تفاوتهای بزرگ بین ذوب و انتقال شیشه ای این است که وقتی پلیمر کریستال در گرما با سرعت ثابت ، درجه حرارت را با سرعت ثابت افزایش دهد. مقدار گرما از گرمای مورد نیاز برای بالا بردن درجه حرارت 1 گرم از پلیمر 1 درجه سانتیگراد ظرفیت گرمایی نام دارد.
در حال حاضر درجه حرارت به افزایش خود ادامه خواهد داد تا زمانی که پلیمر به نقطه ذوب آن می رسد. وقتی این اتفاق می افتد، دما برای مدتی ثابت خواهد شد (حتی با اضافه کردن گرما به پلیمر برای ثابت نگه داشتن دما) تا زمانی که پلیمر به طور کامل ذوب میشود. سپس دمای پلیمر برای افزایش دوباره آغاز خواهد شد.افزایش درجه حرارت متوقف می شود چرا که ذوب شدن نیاز به انرژی دارد. تمام انرژی شما را به یک پلیمر کریستال در نقطه ذوب آن اضافه می رود به ذوب ، و هیچ یک صرف بالا بردن دما نمیشود. این گرما به نام گرمای نهان ذوب است.( نهفته پنهان)
حالا یک بار تا به پلیمر مذاب ، درجه حرارت شروع به بالا رفتن دوباره ، اما اکنون آن را در سرعت کند تر افزایش می یابد. پلیمر مذاب تا ظرفیت حرارتی بالاتر از پلیمر جامد کریستالی است ، بنابراین می تواند گرمای بیشتری را با افزایش کمتری در درجه حرارت جذب می کند.
بنابراین ، در پلیمر ذوب بلوری دو چیز اتفاق می افتد: زمانی که به جذب مقدار مشخصی از گرما ، گرمای نهان ذوب ، و آن را دستخوش تغییر در ظرفیت گرمایی است. هر گونه تغییر حرارت آورد شده توسط ، چه آن ذوب و یا انجماد یا جوش یا تراکم است که تغییر در ظرفیت گرمایی و گرمای نهان دخیل است ، به نام انتقال منظور.
اما وقتی پلیمری آمورف گرما ببیند برای Tg چیزی متفاوت اتفاق می افتد. اول با گرفتن گرما درجه حرارت بالا می رود. در مقدار تعیین شده ظرفیت گرمایی پلیمر است ، درست مثل قبل T g. فقط وقتی به Tg میرسید چیزی جالبی اتفاق می افتد.درجه حرارت متوقف شده و بالا نمی آید. .اثری از گرما نیست، نهان گذار شیشه ای وجود دارد.
پلیمر تحت افزایش ظرفیت گرمایی ندارد زمانی که آن را تحت انتقال شیشه ای قرار می دهیم.از آنجا که انتقال شیشه ای شامل تغییر در ظرفیت گرمایی ، اما شامل گرمای نهان نمیشود، این انتقال به نام انتقال مرتبه دوم.
منبع: ترجمه شده از WWW.PSLC.WS
علی اسداللهی
