ความแตกต่างที่สำคัญ – อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วกับอุณหภูมิหลอมเหลว
การตรวจสอบคุณสมบัติทางความร้อนของอีลาสโตเมอร์เป็นสิ่งจำเป็นในการตัดสินใจใช้งานขั้นสุดท้ายและพารามิเตอร์กระบวนการผลิต สามารถตรวจสอบสมบัติทางความร้อนของอีลาสโตเมอร์ได้โดยใช้พารามิเตอร์การทดสอบต่างๆ เช่น อุณหภูมิการเปลี่ยนภาพ ช่วงอุณหภูมิที่มีประโยชน์ ความจุความร้อน การนำความร้อน การขึ้นกับอุณหภูมิของคุณสมบัติทางกล และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้น พารามิเตอร์อุณหภูมิมีสองประเภทที่มาภายใต้อุณหภูมิการเปลี่ยนภาพ ได้แก่ อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (Tg) และอุณหภูมิหลอมเหลว (Tm)ในอุตสาหกรรมพอลิเมอร์ อุณหภูมิเหล่านี้ใช้สำหรับการระบุวัสดุและพารามิเตอร์คุณภาพ สามารถประเมินอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของโพลีเมอร์ได้อย่างแม่นยำมากโดยใช้เครื่องมือขั้นสูง เช่น เครื่องวิเคราะห์ทางกลแบบไดนามิก (DMA) และเครื่องวัดปริมาณความร้อนด้วยการสแกนดิฟเฟอเรนเชียล (DSC) ที่อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว การเปลี่ยนแปลงเฟสจากความหนืดเป็นแก้วหรือในทางกลับกันเกิดขึ้นในบริเวณอสัณฐานของพอลิเมอร์เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ในขณะที่ที่อุณหภูมิหลอมเหลว บริเวณผลึกหรือกึ่งผลึกของพอลิเมอร์จะเปลี่ยนเป็น เฟสอสัณฐานที่เป็นของแข็ง นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วกับอุณหภูมิหลอมเหลว
อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วคืออะไร
อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วคืออุณหภูมิที่สถานะหนืดหรือยางของพอลิเมอร์อสัณฐานหรือกึ่งผลึกเปลี่ยนเป็นสถานะเปราะและเป็นแก้ว นี่คือการเปลี่ยนแปลงแบบย้อนกลับได้ ต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว โพลีเมอร์มีความแข็งและแข็งเหมือนแก้วเหนืออุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว โพลีเมอร์จะแสดงคุณสมบัติหนืดหรือเป็นยางโดยมีความแข็งแกร่งน้อยกว่า การเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วเป็นปฏิกิริยาลำดับที่สองเนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงในอนุพันธ์ การเปลี่ยนแปลงของพอลิเมอร์ด้านบนและด้านล่างเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน อุณหภูมินี้ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากโครงสร้างของโมเลกุล นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับความถี่ของการเปลี่ยนรูปเป็นวัฏจักร ผลกระทบของส่วนผสมที่ผสม เช่น พลาสติไซเซอร์ ฟิลเลอร์ ฯลฯ และอัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
รูปที่ 01: ความหนาแน่นของอุณหภูมิ
จากการสังเกตการทดลองพบว่าในพอลิเมอร์สมมาตร อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วคือครึ่งหนึ่งของอุณหภูมิหลอมเหลว ในขณะที่พอลิเมอร์ที่ไม่สมมาตร อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วคือ 2/3 ของค่าการหลอมเหลว (เป็นองศาของ เคลวิน)อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์เหล่านี้ไม่เป็นสากลและมีการเบี่ยงเบนในโพลีเมอร์หลายชนิด การเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วมีความสำคัญต่อการกำหนดช่วงการทำงานของพอลิเมอร์ การประเมินความยืดหยุ่นและลักษณะของการตอบสนองต่อความเครียดเชิงกล
อุณหภูมิหลอมเหลวคืออะไร
การหลอมเหลวเป็นอีกหนึ่งตัวแปรที่สำคัญของการเปลี่ยนแปลงทางความร้อนในโพลีเมอร์ โดยปกติ อุณหภูมิหลอมเหลวคืออุณหภูมิที่เกิดการเปลี่ยนเฟส เช่น ของแข็งเป็นของเหลว หรือ ของเหลวกลายเป็นไอ
รูปที่ 02: การหลอมเหลว
อย่างไรก็ตาม สำหรับพอลิเมอร์ตามที่เกี่ยวข้อง อุณหภูมิหลอมเหลวคืออุณหภูมิที่เปลี่ยนจากเฟสผลึกหรือกึ่งผลึกไปเป็นเฟสอสัณฐานที่เป็นของแข็งการหลอมละลายเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนอันดับ 1 เอนทาลปีของการหลอมเหลวของพอลิเมอร์สามารถใช้ในการคำนวณระดับของความเป็นผลึก เนื่องจากทราบค่าเอนทาลปีการหลอมของพอลิเมอร์ชนิดเดียวกัน 100% การรู้อุณหภูมิหลอมเหลวก็มีความสำคัญเช่นกัน เนื่องจากเป็นแนวคิดเกี่ยวกับช่วงการทำงานของพอลิเมอร์
อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วกับอุณหภูมิหลอมเหลวต่างกันอย่างไร
อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแก้วเทียบกับอุณหภูมิหลอมเหลว |
|
| อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้วคืออุณหภูมิที่สถานะหนืดหรือยางของพอลิเมอร์อสัณฐานหรือกึ่งผลึกเปลี่ยนเป็นสถานะเปราะและเป็นแก้ว | อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้วคืออุณหภูมิที่สถานะหนืดหรือยางของพอลิเมอร์อสัณฐานหรือกึ่งผลึกเปลี่ยนเป็นสถานะเปราะและเป็นแก้ว |
| ลำดับปฏิกิริยา | |
| การเปลี่ยนกระจกเป็นปฏิกิริยาลำดับที่สอง | การละลายคือปฏิกิริยาลำดับแรก |
| Above Tg หรือ Tm | |
| บริเวณอสัณฐานกลายเป็นยาง แข็งน้อยลง และไม่เปราะ | บริเวณที่เป็นผลึกกลายเป็นบริเวณอสัณฐานที่เป็นของแข็ง |
| ต่ำกว่า Tg หรือ Tm | |
| อสัณฐานกลายเป็นแก้ว แข็ง และเปราะ | บริเวณผลึกคงตัว |
| ความสัมพันธ์ (ตามการสังเกตการทดลอง) | |
| Tg=1/2 Tm (สำหรับพอลิเมอร์สมมาตร) | Tg=2/3 Tm (สำหรับโพลีเมอร์ที่ไม่สมมาตร) |
สรุป – อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วกับอุณหภูมิหลอมเหลว
ทั้งการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วและอุณหภูมิหลอมเหลวเป็นคุณสมบัติการเปลี่ยนผ่านทางความร้อนที่สำคัญมากของโพลีเมอร์ เหนืออุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว โพลีเมอร์มีคุณสมบัติเป็นยาง ในขณะที่ต่ำกว่าอุณหภูมินี้ จะมีคุณสมบัติคล้ายแก้ว การเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วเกิดขึ้นในโพลีเมอร์อสัณฐาน การหลอมเหลวคือการเปลี่ยนเฟสจากผลึกเป็นอสัณฐานที่เป็นของแข็ง อุณหภูมิหลอมเหลวเป็นสิ่งสำคัญในการคำนวณระดับความเป็นผลึก ค่าอุณหภูมิทั้งสองมีประโยชน์อย่างยิ่งในการกำหนดคุณภาพและช่วงการทำงานของโพลีเมอร์
ดาวน์โหลดเวอร์ชัน PDF ของอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วกับอุณหภูมิหลอมเหลว
คุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์ PDF ของบทความนี้และใช้เพื่อวัตถุประสงค์ออฟไลน์ตามหมายเหตุอ้างอิง โปรดดาวน์โหลดไฟล์ PDF ที่นี่ ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วและอุณหภูมิหลอมเหลว