Dallimi kryesor – Temperatura e tranzicionit të qelqit kundrejt temperaturës së shkrirjes
Hetimi i vetive termike të elastomerëve është thelbësor për të vendosur aplikimin përfundimtar të tyre dhe parametrat e procesit të prodhimit. Vetitë termike të elastomerëve mund të ekzaminohen duke përdorur parametra të ndryshëm të testimit si temperaturat e tranzicionit, diapazoni i dobishëm i temperaturës, kapaciteti i nxehtësisë, përçueshmëria termike, varësia nga temperatura e vetive mekanike dhe koeficienti i zgjerimit termik linear. Ekzistojnë dy lloje të parametrave të temperaturës që vijnë nën temperaturat e tranzicionit, domethënë, temperatura e tranzicionit të qelqit (Tg) dhe temperatura e shkrirjes (Tm). Në industrinë e polimerit, këto temperatura përdoren për identifikimin e materialeve dhe parametrat e cilësisë së tyre. Temperatura e tranzicionit të polimereve mund të vlerësohet me shumë saktësi duke përdorur instrumente të avancuara si analizatori mekanik dinamik (DMA) dhe kalorimetri i skanimit diferencial (DSC). Në temperaturën e tranzicionit të qelqit, një ndryshim i kthyeshëm në fazë nga viskoze në qelq ose anasjelltas ndodh në rajonet amorfe të polimerit për shkak të një ndryshimi të temperaturës, ndërsa në temperaturën e shkrirjes, rajonet kristalore ose gjysmë kristalore të një polimeri ndryshojnë në faza e ngurtë amorfe. Ky është ndryshimi kryesor midis temperaturës së tranzicionit të qelqit dhe temperaturës së shkrirjes.
Çfarë është temperatura e tranzicionit të qelqit?
Temperatura e tranzicionit të qelqit është temperatura në të cilën një gjendje viskoze ose gome e një polimeri amorf ose gjysmë kristalor ndryshon në një gjendje të brishtë, të qelqtë. Ky është një tranzicion i kthyeshëm. Nën temperaturat e tranzicionit të qelqit, polimerët janë të fortë dhe të ngurtë si xhami. Mbi temperaturën e tranzicionit të qelqit, polimeret tregojnë veti viskoze ose gome me më pak ngurtësi. Tranzicioni i qelqit është një reagim i rendit të dytë pasi ka një ndryshim në derivatet. Ndryshimet në polimer sipër dhe poshtë ndodhin për shkak të lëvizjes molekulare për shkak të ndryshimeve të energjisë. Kjo temperaturë ndikohet shumë nga struktura e molekulave. Për më tepër, kjo varet edhe nga frekuenca e deformimeve ciklike, efekti i përbërësve të përbërë si plastifikues, mbushës, etj., dhe shpejtësia e ndryshimit të temperaturës.
Figura 01: Dendësia në temperaturë
Sipas vëzhgimeve eksperimentale, është gjetur se në një polimer simetrik, temperatura e kalimit të qelqit është gjysma e temperaturës së tij të shkrirjes, ndërsa në një polimer josimetrik, temperatura e tranzicionit të qelqit është 2/3 e vlerës së tij të shkrirjes (në gradë të Kelvin). Megjithatë, këto marrëdhënie nuk janë universale dhe kanë devijime në shumë polimere. Tranzicioni i qelqit është i rëndësishëm për të përcaktuar diapazonin e punës së polimerit, duke vlerësuar fleksibilitetin dhe natyrën e përgjigjes ndaj stresit mekanik.
Çfarë është temperatura e shkrirjes?
Shkrirja është një tjetër parametër i rëndësishëm i tranzicionit termik në polimere. Zakonisht, temperatura e shkrirjes është temperatura në të cilën ndodh një tranzicion fazor; për shembull, e ngurtë në të lëngshme ose e lëngshme në avull.
Figura 02: Shkrirja
Megjithatë, për sa i përket polimereve, temperatura e shkrirjes është një temperaturë në të cilën ndodh një kalim nga një fazë kristalore ose gjysmë kristalore në një fazë të ngurtë amorfe. Shkrirja është një reaksion endotermik i rendit të parë. Entalpia e shkrirjes së polimerit mund të përdoret për të llogaritur shkallën e kristalinitetit, duke qenë se dihet entalpia e shkrirjes prej 100% e të njëjtit polimer. Njohja e temperaturës së shkrirjes është gjithashtu shumë e rëndësishme pasi jep një ide për diapazonin e punës së një polimeri.
Cili është ndryshimi midis temperaturës së tranzicionit të qelqit dhe temperaturës së shkrirjes?
Temperatura e tranzicionit të qelqit kundrejt temperaturës së shkrirjes |
|
| Temperatura e tranzicionit të qelqit është temperatura në të cilën një gjendje viskoze ose gome e një polimeri amorf ose gjysmë kristalor ndryshon në një gjendje të brishtë e të qelqtë. | Temperatura e tranzicionit të qelqit është temperatura në të cilën një gjendje viskoze ose gome e një polimeri amorf ose gjysmë kristalor ndryshon në një gjendje të brishtë e të qelqtë. |
| Urdhri i Reagimit | |
| Tranzicioni i qelqit është një reagim i rendit të dytë. | Shkrirja është një reagim i rendit të parë. |
| Mbi Tg ose Tm | |
| Rajonet amorfe bëhen gome, më pak të ngurtë dhe jo të brishtë | Rajonet kristalore shndërrohen në rajone të forta amorfe. |
| Në Tg ose Tm | |
| Rajonet amorfe bëhen të qelqta, të ngurtë dhe të brishtë. | Rajone të qëndrueshme kristalore |
| Marrëdhënia (sipas vëzhgimeve eksperimentale) | |
| Tg=1/2 Tm (për polimeret simetrike) | Tg=2/3 Tm (për polimeret josimetrike) |
Përmbledhje – Temperatura e tranzicionit të qelqit kundrejt temperaturës së shkrirjes
Të dy temperaturat e tranzicionit të qelqit dhe ato të shkrirjes janë veti shumë të rëndësishme të tranzicionit termik të polimereve. Mbi temperaturën e tranzicionit të qelqit, polimeret kanë veti gome, ndërsa nën këtë temperaturë ato kanë veti qelqi. Tranzicioni i qelqit ndodh në polimerët amorfë. Shkrirja është ndryshimi i fazës nga kristalore në amorfe të ngurtë. Temperatura e shkrirjes është e rëndësishme për të llogaritur shkallën e kristalinitetit. Të dyja vlerat e temperaturave janë jashtëzakonisht të dobishme për të përcaktuar cilësinë dhe diapazonin e punës së polimereve.
Shkarko versionin PDF të Temperatura e tranzicionit të qelqit kundër temperaturës së shkrirjes
Mund të shkarkoni versionin PDF të këtij artikulli dhe ta përdorni për qëllime jashtë linje sipas shënimit të citimit. Ju lutemi shkarkoni versionin PDF këtu Diferenca midis temperaturës së tranzicionit të qelqit dhe temperaturës së shkrirjes
