Fatturi li Jaffettwaw it-Temperatura tat-Tranżizzjoni tal-Ħġieġ, it-Temperatura tat-Tidwib u t-Temperatura tal-Fluss Viskuż tal-Polimeri

It-temperatura tat-tranżizzjoni tal-ħġieġ (Tg), it-temperatura tat-tidwib (Tm) (għal polimeri kristallini) u t-temperatura tal-fluss viskuż (Tf) (għal polimeri mhux kristallini) tal-polimeri huma parametri importanti tat-temperatura. Tg tiddetermina t-temperatura tas-servizz tal-polimeru, filwaqt li Tm u Tf jiddeterminaw it-temperatura tal-ipproċessar tal-polimeru. Hemm ħafna fatturi li jinfluwenzaw il-valuri Tg, Tm u Tf ta' polimeru.

L-influwenza tal-istruttura u l-proprjetajiet tal-polimeru

I. Struttura tal-katina

(1) Katina prinċipali. L-introduzzjoni ta' gruppi riġidi bħal gruppi fenil, bifenil u bonds doppji konjugati fuq il-katina prinċipali żżid ir-riġidità tal-katina, filwaqt li Tg, Tm u Tf kollha jiżdiedu; l-introduzzjoni ta' bonds etere u bonds doppji iżolati fuq il-katina prinċipali tagħmel il-katina flessibbli, u Tg, Tm u Tf kollha jonqsu.

(2) Gruppi tal-ġenb. Meta l-grupp tal-ġenb ikun grupp riġidu, il-flessibbiltà tal-katina tonqos hekk kif il-volum tal-grupp tal-ġenb jiżdied, u Tg, Tm u Tf kollha jiżdiedu; meta l-grupp tal-ġenb (jew katina tal-ġenb) ikun grupp flessibbli (jew katina flessibbli), iktar ma jkun kbir il-grupp tal-ġenb (katina), iktar tkun tajba l-flessibbiltà, allura l-flessibbiltà tal-katina molekulari kollha tkun aħjar, u Tg, Tm u Tf kollha jonqsu.

Il-kombinazzjoni ta' (1) u (2) turi li l-fatturi kollha tal-istruttura tal-katina li jżidu l-ebusija tal-katina jistgħu jżidu l-valuri Tg, Tm u Tf, u l-fatturi kollha tal-istruttura tal-katina li jżidu l-flessibbiltà tal-katina jistgħu jnaqqsu l-valuri Tg, Tm u Tf.

II. Forzi intermolekulari
Polimeri polari, b'interazzjonijiet qawwija bejn il-gruppi polari fuq il-katina molekulari u forzi intermolekulari qawwija, għandhom valuri Tg, Tm u Tf akbar mill-valuri korrispondenti għal polimeri mhux polari; u l-valuri Tg, Tm u Tf kollha jiżdiedu biż-żieda fil-forzi intermolekulari.

III. Piż molekulari
Peress li Tm hija relatata mal-kristallizzazzjoni, b'mod ġenerali, il-piż molekulari għandu ftit effett fuq Tm u kemm Tg kif ukoll Tf jiżdiedu biż-żieda fil-piż molekulari. Għat-Tg, din ix-xejra hija aktar evidenti f'piżijiet molekulari baxxi, filwaqt li Tg tinbidel bil-mod ħafna meta l-piż molekulari jiżdied għal ċertu livell.

L-effett tal-piż molekulari fuq Tf huwa ħafna aktar sinifikanti minn dak fuq Tg. Dan għaliex l-effett tal-piż molekulari fuq Tg huwa attribwit għall-effett tat-tarf tal-katina, li jista' jintwera biss meta l-kontenut tat-tarf tal-katina tas-sistema jkun relattivament għoli, jiġifieri l-piż molekulari jkun relattivament baxx; wara li l-piż molekulari jkun għoli sa ċertu punt u l-piż tat-tarf tal-katina jkun żgħir sa punt kważi negliġibbli, l-effett tiegħu fuq Tg ma jkunx sinifikanti.

Tf hija t-temperatura kritika li fiha ċ-ċentru tal-massa tal-katina polimerika kollha jiġi spostat, u l-moviment tal-katina kollha jinkiseb permezz tal-moviment konġunt tas-segmenti kollha tal-katina. Iktar ma jkun għoli l-piż molekulari, iktar ikun kbir in-numru ta' segmenti tal-katina li jeħtieġ li jiċċaqalqu flimkien, u iktar ikunu kbar il-forzi ta' frizzjoni li jeħtieġ li jingħelbu matul il-moviment, u iktar ikun għoli t-Tf. Il-valur tat-Tf għalhekk jiddependi ħafna fuq il-piż molekulari.

Influwenza ta' fatturi esterni

I. Addittivi solubbli ta' molekuli żgħar

Il-plastifikanti jew addittivi solubbli oħra xi kultant jiżdiedu mal-ingredjenti sabiex itejbu l-proprjetajiet tal-ipproċessar jew biex jagħtu ċertu aspett lill-prodott matulformazzjoni u pproċessar tal-polimeriFil-każ tal-polimeri, dawn il-molekuli żgħar huma ekwivalenti għal dilwenti u jnaqqsu t-Tg, it-Tm u t-Tf tal-polimeru.

II. Forzi esterni

Forzi esterni unidirezzjonali għandhom effett ta' spinta fuq is-segmenti tal-katina, għalhekk iż-żieda fil-forzi esterni tista' tbaxxi t-Tg u t-Tf. Iż-żieda fit-tul tal-forza esterna tiffavorixxi wkoll il-moviment tal-molekuli fid-direzzjoni tal-forza esterna, li tnaqqas ukoll it-Tf. Żieda fil-pressjoni tnaqqas il-volum ħieles u żżid it-Tg u t-Tf.

L-effett ta' forzi esterni fuq Tm huwa kif ġej: meta polimeru jikkristallizza taħt forzi tat-tensjoni, il-kapaċità li jikkristallizza tiżdied, u b'hekk jiżdied il-grad ta' kristallinità u wkoll il-punt tat-tidwib tal-kristalli, jiġifieri Tm tiżdied; il-kristallizzazzjoni taħt pressjoni żżid il-ħxuna tal-wejfer, li żżid il-perfezzjoni tal-kristall, u b'hekk tagħmel ukoll Tm ogħla.

III. Ir-rata tat-test

Dan f'termini tal-kobor tal-valur tat-test miksub f'termini tat-test tat-temperatura. Peress li l-moviment tal-katini tal-polimeri huwa proċess ta' rilassament u jiddependi fuq il-ħin, hemm relazzjoni bejn il-valur tat-test Tg u l-iskala tal-ħin sperimentali: iż-żieda fir-rata tat-tisħin jew il-frekwenza tal-esperimenti dinamiċi se żżid Tg. L-istess jgħodd għal Tf, u l-oppost għal Tm. Meta jiġu ttestjati l-valuri Tm, jekk it-temperatura tiżdied bil-mod, il-qmuħ imperfetti jistgħu jiddewbu l-ewwel u mbagħad jiġu rikristallizzati fi kristalli aktar perfetti u stabbli f'temperatura kemxejn ogħla. L-hekk imsejjaħ "punt tat-tidwib" finali huwa t-temperatura li fiha l-kristalli aktar perfetti kollha jdubu u se jkun ogħla mill-valur imkejjel f'żieda mgħaġġla fit-temperatura.