Определение на температурата на стъкловиден преход
Температура на стъкловиден преход (Tg) е температурата, при която полимерът преминава от еластично в стъкловидно състояние. Отнася се до температурата на преход на аморфен полимер (включително некристалната част в кристален полимер) от стъкловидно състояние към силно еластично състояние или от второто към първото. Това е най-ниската температура, при която макромолекулните сегменти на аморфните полимери могат да се движат свободно. Обикновено се представя с Tg. Тя варира в зависимост от метода на измерване и условията.
Това е важен показател за експлоатационните характеристики на полимерите. Над тази температура полимерът показва еластичност; под тази температура полимерът показва крехкост. Това трябва да се има предвид, когато се използва като пластмаси, каучук, синтетични влакна и др. Например, температурата на встъкляване на поливинилхлорида е 80°C. Това обаче не е горната граница на работната температура на продукта. Например, работната температура на каучука трябва да бъде над температурата на встъкляване, в противен случай той ще загуби високата си еластичност.
Тъй като видът полимер запазва природата си, емулсията има и температура на стъкловиден преход, която е индикатор за твърдостта на покривния филм, образуван от полимерната емулсия. Емулсията с висока температура на стъкловиден преход има покритие с висока твърдост, висок гланц, добра устойчивост на петна и не е лесна за замърсяване, а другите ѝ механични свойства са съответно по-добри. Температурата на стъкловиден преход и минималната температура на образуване на филм обаче също са високи, което води до определени проблеми при употреба при ниски температури. Това е противоречие и когато полимерната емулсия достигне определена температура на стъкловиден преход, много от свойствата ѝ ще се променят съществено, така че подходящата температура на стъкловиден преход трябва да се контролира. Що се отнася до полимерно модифицирания разтвор, колкото по-висока е температурата на стъкловиден преход, толкова по-висока е якостта на натиск на модифицирания разтвор. Колкото по-ниска е температурата на стъкловиден преход, толкова по-добри са нискотемпературните характеристики на модифицирания разтвор.
Определяне на минималната температура за образуване на филм
Минималната температура за образуване на филм е важнаиндикатор за суха смесена смес
MFFT се отнася до минималната температура, при която полимерните частици в емулсията имат достатъчна мобилност, за да се агломерират помежду си и да образуват непрекъснат филм. В процеса на образуване на непрекъснат покривен филм от полимерна емулсия, полимерните частици трябва да образуват плътно опакована структура. Следователно, освен добрата дисперсия на емулсията, условията за образуване на непрекъснат филм включват и деформация на полимерните частици. Тоест, когато капилярното налягане на водата генерира значително налягане между сферичните частици, колкото по-близо са разположени сферичните частици, толкова по-голямо е увеличението на налягането.
Когато частиците влязат в контакт помежду си, налягането, генерирано от изпаряването на водата, ги принуждава да се стискат и деформират, за да се свържат помежду си и да образуват покриващ филм. Очевидно е, че при емулсиите с относително твърди агенти повечето полимерни частици са термопластични смоли и колкото по-ниска е температурата, толкова по-голяма е твърдостта и толкова по-трудно е да се деформират, така че възниква проблем с минималната температура за образуване на филм. Тоест, под определена температура, след като водата в емулсията се изпари, полимерните частици все още са в дискретно състояние и не могат да се интегрират. Следователно, емулсията не може да образува непрекъснато равномерно покритие поради изпаряването на водата. Над тази специфична температура, когато водата се изпари, молекулите във всяка полимерна частица ще проникнат, дифундират, деформират и ще се агрегират, за да образуват непрекъснат прозрачен филм. Тази долна температурна граница, при която може да се образува филм, се нарича минимална температура за образуване на филм.
MFFT е важен индикатор заполимерна емулсия, и е особено важно емулсията да се използва през сезоните с ниски температури. Предприемането на подходящи мерки може да осигури минимална температура на образуване на филм в полимерната емулсия, която отговаря на изискванията за употреба. Например, добавянето на пластификатор към емулсията може да омекоти полимера и значително да намали минималната температура на образуване на филм или да регулира минималната температура на образуване на филм. Полимерните емулсии с по-високи температури използват добавки и др.
MFFT на ЛонгуVAE редиспергиращ се латексов прахобикновено е между 0°C и 10°C, по-често срещаната е 5°C. При тази температура,полимерен прахпредставлява непрекъснат филм. Напротив, под тази температура филмът от редиспергируем полимерен прах вече не е непрекъснат и се чупи. Следователно, минималната температура на образуване на филма е индикатор, който представлява строителната температура на проекта. Най-общо казано, колкото по-ниска е минималната температура на образуване на филма, толкова по-добра е обработваемостта.
Разликите между Tg и MFFT
1. Температура на встъкляване, температурата, при която веществото омеква. Отнася се главно до температурата, при която аморфните полимери започват да омекват. Тя е свързана не само със структурата на полимера, но и с неговото молекулно тегло.
2. Точка на омекване
Според различните сили на движение на полимерите, повечето полимерни материали обикновено могат да бъдат в следните четири физични състояния (или механични състояния): стъкловидно състояние, вискоеластично състояние, силно еластично състояние (гумено състояние) и вискозен поток. Стъкленият преход е преходът между силно еластичното състояние и стъкловидното състояние. От гледна точка на молекулярната структура, температурата на стъкловидния преход е феномен на релаксация на аморфната част на полимера от замръзнало към размразено състояние, за разлика от фазата. По време на трансформацията има фазова промяна, така че това е вторична фазова трансформация (наричана първична трансформация в динамичната механика на полимерите). Под температурата на стъкловидния преход полимерът е в стъкловидно състояние и молекулните вериги и сегменти не могат да се движат. Само атомите (или групите), съставляващи молекулите, вибрират в равновесните си положения; докато при температурата на стъкловидния преход, въпреки че молекулните вериги не могат да се движат, сегментите на веригата започват да се движат, показвайки високи еластични свойства. Ако температурата се повиши отново, цялата молекулна верига ще се движи и ще покаже вискозен поток. Температурата на стъкловидния преход (Tg) е важно физично свойство на аморфните полимери.
Температурата на стъкловиден преход е една от характерните температури на полимерите. Като се вземе температурата на стъкловиден преход за граница, полимерите проявяват различни физични свойства: под температурата на стъкловиден преход полимерният материал е пластмаса; над температурата на стъкловиден преход полимерният материал е каучук. От гледна точка на инженерните приложения, горната граница на употреба на инженерните пластмаси при температура на стъкловиден преход е долната граница на употреба на каучук или еластомери.
Време на публикуване: 04.01.2024 г.