Belangrijk verschil - Glasovergangstemperatuur versus smelttemperatuur
Onderzoek van thermische eigenschappen van elastomeren is essentieel om hun uiteindelijke toepassings- en productieprocesparameters te bepalen. De thermische eigenschappen van elastomeren kunnen worden onderzocht met behulp van verschillende testparameters zoals overgangstemperaturen, bruikbaar temperatuurbereik, warmtecapaciteit, thermische geleidbaarheid, temperatuurafhankelijkheid van mechanische eigenschappen en lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt. Er zijn twee soorten temperatuurparameters die onder overgangstemperaturen vallen, namelijk glasovergangstemperatuur (Tg) en smelttemperatuur (Tm). In de polymeerindustrie worden deze temperaturen gebruikt voor de identificatie van materialen en hun kwaliteitsparameters. De overgangstemperatuur van polymeren kan zeer nauwkeurig worden bepaald met behulp van geavanceerde instrumenten zoals dynamische mechanische analysator (DMA) en differentiële scanning calorimeter (DSC). Bij glasovergangstemperatuur treedt een omkeerbare faseverandering van viskeus naar glasachtig of vice versa op in de amorfe gebieden van het polymeer als gevolg van een verandering in temperatuur, terwijl bij smelttemperatuur de kristallijne of semi-kristallijne gebieden van een polymeer veranderen in een vaste amorfe fase. Dit is het belangrijkste verschil tussen de glasovergangstemperatuur en de smelttemperatuur.
Wat is glasovergangstemperatuur?
De glasovergangstemperatuur is de temperatuur waarbij een viskeuze of rubberachtige toestand van een amorf of semi-kristallijn polymeer verandert in een brosse, glasachtige toestand. Dit is een omkeerbare overgang. Onder de glasovergangstemperaturen zijn polymeren hard en stijf zoals glas. Boven de glasovergangstemperatuur vertonen polymeren viskeuze of rubberachtige eigenschappen met minder stijfheid. Glasovergang is een reactie van de tweede orde omdat er een verandering is in de derivaten. De veranderingen in polymeer boven en onder treden op als gevolg van de moleculaire beweging als gevolg van energieveranderingen. Deze temperatuur wordt sterk beïnvloed door de structuur van de moleculen. Bovendien hangt het ook af van de frequentie van cyclische vervorming, het effect van samengestelde ingrediënten zoals weekmakers, vulstoffen, enz., en de snelheid van temperatuurverandering.
Figuur 01: Dichtheid op temperatuur
Volgens experimentele waarnemingen is gebleken dat in een symmetrisch polymeer de glasovergangstemperatuur de helft van de smelttemperatuur is, terwijl in een asymmetrisch polymeer de glasovergangstemperatuur 2/3 van de smeltwaarde is (in graden van Kelvin). Deze relaties zijn echter niet universeel en hebben afwijkingen in veel polymeren. Glasovergang is belangrijk om het werkbereik van polymeer te bepalen, de flexibiliteit en de aard van de reactie op mechanische spanning te evalueren.
Wat is smelttemperatuur?
Smelten is een andere belangrijke parameter van thermische overgangen in polymeren. Gewoonlijk is de smelttemperatuur de temperatuur waarbij een faseovergang optreedt; bijvoorbeeld vast naar vloeibaar of vloeibaar naar damp.
Figuur 02: Smelten
Voor zover het polymeren betreft, is de smelttemperatuur echter een temperatuur waarbij een overgang plaatsvindt van een kristallijne of semi-kristallijne fase naar een vaste amorfe fase. Smelten is een endotherme reactie van de eerste orde. De smeltenthalpie van het polymeer kan worden gebruikt om de kristalliniteitsgraad te berekenen, aangezien de smeltenthalpie van 100% van hetzelfde polymeer bekend is. Het kennen van de smelttemperatuur is ook erg belangrijk omdat het een idee geeft van het werkbereik van een polymeer.
Wat is het verschil tussen glasovergangstemperatuur en smelttemperatuur?
Glasovergangstemperatuur versus smelttemperatuur |
|
| Glasovergangstemperatuur is de temperatuur waarbij een viskeuze of rubberachtige toestand van een amorf of semi-kristallijn polymeer verandert in een brosse, glasachtige toestand. | Glasovergangstemperatuur is de temperatuur waarbij een viskeuze of rubberachtige toestand van een amorf of semi-kristallijn polymeer verandert in een brosse, glasachtige toestand. |
| Volgorde van reactie | |
| Glasovergang is een reactie van de tweede orde. | Smelten is een eerste orde reactie. |
| Boven Tg of Tm | |
| Amorfe gebieden worden rubberachtig, minder stijf en niet broos | Kristallijne regio's transformeren in solide amorfe regio's. |
| Hieronder Tg of Tm | |
| Amorfe gebieden worden glazig, stijf en broos. | Stabiele kristallijne gebieden |
| Relatie (volgens experimentele waarnemingen) | |
| Tg=1/2 Tm (voor symmetrische polymeren) | Tg=2/3 Tm (voor asymmetrische polymeren) |
Samenvatting – Glasovergangstemperatuur versus smelttemperatuur
Zowel de glasovergang als de smelttemperatuur zijn zeer belangrijke thermische overgangseigenschappen van polymeren. Boven de glasovergangstemperatuur hebben polymeren rubberachtige eigenschappen, terwijl ze onder deze temperatuur glaseigenschappen hebben. Glasovergang vindt plaats in amorfe polymeren. Smelten is de faseverandering van kristallijn naar vast amorf. Smelttemperatuur is belangrijk om de mate van kristalliniteit te berekenen. Beide temperatuurwaarden zijn uiterst nuttig om de kwaliteit en het werkbereik van polymeren te bepalen.
Download PDF-versie van glasovergangstemperatuur versus smelttemperatuur
U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden volgens de citatienota. Download hier de PDF-versie. Verschil tussen glasovergangstemperatuur en smelttemperatuur
