Diferència clau: temperatura de transició de vidre i temperatura de fusió
La investigació de les propietats tèrmiques dels elastòmers és essencial per decidir la seva aplicació final i els paràmetres del procés de fabricació. Les propietats tèrmiques dels elastòmers es poden examinar mitjançant diferents paràmetres de prova, com ara temperatures de transició, rang de temperatures útils, capacitat calorífica, conductivitat tèrmica, dependència de la temperatura de les propietats mecàniques i coeficient d'expansió tèrmica lineal. Hi ha dos tipus de paràmetres de temperatura que es troben sota les temperatures de transició, a saber, la temperatura de transició vítrea (Tg) i la temperatura de fusió (Tm). En la indústria de polímers, aquestes temperatures s'utilitzen per a la identificació de materials i els seus paràmetres de qualitat. La temperatura de transició dels polímers es pot avaluar amb molta precisió utilitzant instruments avançats com l'analitzador mecànic dinàmic (DMA) i el calorímetre d'exploració diferencial (DSC). A la temperatura de transició vítrea, es produeix un canvi reversible de fase de viscosa a vidriada o viceversa a les regions amorfes del polímer a causa d'un canvi de temperatura, mentre que a la temperatura de fusió, les regions cristal·lines o semicristal·lines d'un polímer canvien a un fase sòlida amorfa. Aquesta és la diferència clau entre la temperatura de transició vítrea i la temperatura de fusió.
Què és la temperatura de transició de vidre?
La temperatura de transició vítrea és la temperatura a la qual un estat viscós o de goma d'un polímer amorf o semicristal·lí canvia a un estat fràgil i vidre. Aquesta és una transició reversible. Per sota de les temperatures de transició vítrea, els polímers són durs i rígids com el vidre. Per sobre de la temperatura de transició vítrea, els polímers mostren propietats viscoses o gomoses amb menys rigidesa. La transició vítrea és una reacció de segon ordre ja que hi ha un canvi en les derivades. Els canvis en el polímer per sobre i per sota es produeixen a causa del moviment molecular a causa dels canvis d'energia. Aquesta temperatura està molt influenciada per l'estructura de les molècules. A més, també depèn de la freqüència de la deformació cíclica, de l'efecte de la composició d'ingredients com plastificants, farcits, etc., i de la velocitat de canvi de temperatura.
Figura 01: densitat a la temperatura
Segons les observacions experimentals, es troba que en un polímer simètric, la temperatura de transició vítrea és la meitat de la seva temperatura de fusió, mentre que en un polímer asimètric, la temperatura de transició vítrea és 2/3 del seu valor de fusió (en graus de Kelvin). Tanmateix, aquestes relacions no són universals i tenen desviacions en molts polímers. La transició de vidre és important per determinar el rang de treball del polímer, avaluant la flexibilitat i la naturalesa de la resposta a l'estrès mecànic.
Què és la temperatura de fusió?
La fusió és un altre paràmetre important de les transicions tèrmiques en polímers. Normalment, la temperatura de fusió és la temperatura a la qual es produeix una transició de fase; per exemple, sòlid a líquid o líquid a vapor.
Figura 02: fusió
No obstant això, pel que fa als polímers, la temperatura de fusió és una temperatura a la qual té lloc una transició d'una fase cristal·lina o semicristal·lina a una fase sòlida amorfa. La fusió és una reacció endotèrmica de primer ordre. L'entalpia de fusió del polímer es pot utilitzar per calcular el grau de cristalinitat, atès que es coneix l'entalpia de fusió del 100% del mateix polímer. Conèixer la temperatura de fusió també és molt important, ja que dóna una idea del rang de treball d'un polímer.
Quina diferència hi ha entre la temperatura de transició del vidre i la temperatura de fusió?
Temperatura de transició del vidre versus temperatura de fusió |
|
| La temperatura de transició vítrea és la temperatura a la qual un estat viscós o gomoso d'un polímer amorf o semicristal·lí passa a un estat fràgil i vidre. | La temperatura de transició vítrea és la temperatura a la qual un estat viscós o gomoso d'un polímer amorf o semicristal·lí passa a un estat fràgil i vidre. |
| Ordre de reacció | |
| La transició de vidre és una reacció de segon ordre. | La fusió és una reacció de primer ordre. |
| A sobre de Tg o Tm | |
| Les regions amorfes es tornen gomoses, menys rígides i no trencadisses | Les regions cristal·lines es transformen en regions sòlides amorfes. |
| Per sota de Tg o Tm | |
| Les regions amorfes es tornen vidroses, rígides i trencadisses. | Regions cristal·lines estables |
| Relació (segons observacions experimentals) | |
| Tg=1/2 Tm (per a polímers simètrics) | Tg=2/3 Tm (per a polímers asimètrics) |
Resum: temperatura de transició de vidre vs temperatura de fusió
Tant les temperatures de transició vítrea com de fusió són propietats de transició tèrmica molt importants dels polímers. Per sobre de la temperatura de transició vítrea, els polímers tenen propietats de goma, mentre que, per sota d'aquesta temperatura, tenen propietats de vidre. La transició vítrea es produeix en polímers amorfs. La fusió és el canvi de fase de cristal·lí a sòlid amorf. La temperatura de fusió és important per calcular el grau de cristalinitat. Els dos valors de temperatures són extremadament útils per determinar la qualitat i el rang de treball dels polímers.
Baixa la versió PDF de la temperatura de transició del vidre i la temperatura de fusió
Podeu baixar la versió PDF d'aquest article i utilitzar-la per a finalitats fora de línia segons la nota de citació. Si us plau, descarregueu la versió PDF aquí Diferència entre la temperatura de transició del vidre i la temperatura de fusió
