Sự khác biệt chính - Nhiệt độ chuyển thủy tinh so với Nhiệt độ nóng chảy
Việc khảo sát các đặc tính nhiệt của chất đàn hồi là điều cần thiết để quyết định các thông số quy trình sản xuất và ứng dụng cuối cùng của chúng. Các tính chất nhiệt của chất đàn hồi có thể được kiểm tra bằng cách sử dụng các thông số thử nghiệm khác nhau như nhiệt độ chuyển tiếp, phạm vi nhiệt độ hữu ích, nhiệt dung, độ dẫn nhiệt, sự phụ thuộc nhiệt độ của các đặc tính cơ học và hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính. Có hai loại thông số nhiệt độ có trong nhiệt độ chuyển tiếp là nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh (Tg) và nhiệt độ nóng chảy (Tm). Trong công nghiệp polyme, những nhiệt độ này được sử dụng để xác định các vật liệu và các thông số chất lượng của chúng. Nhiệt độ chuyển tiếp của polyme có thể được đánh giá rất chính xác bằng cách sử dụng các thiết bị tiên tiến như máy phân tích cơ động (DMA) và nhiệt lượng kế quét vi sai (DSC). Ở nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh, sự thay đổi thuận nghịch trong pha từ nhớt sang thủy tinh hoặc ngược lại xảy ra trong các vùng vô định hình của polyme do sự thay đổi nhiệt độ, trong khi ở nhiệt độ nóng chảy, các vùng tinh thể hoặc bán tinh thể của polyme thay đổi thành pha rắn vô định hình. Đây là sự khác biệt chính giữa nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh và nhiệt độ nóng chảy.
Nhiệt độ chuyển thủy tinh là gì?
Nhiệt độ chuyển thủy tinh là nhiệt độ tại đó trạng thái nhớt hoặc cao su của polyme vô định hình hoặc bán tinh thể chuyển sang trạng thái thủy tinh, giòn. Đây là một sự chuyển đổi có thể đảo ngược. Dưới nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh, các polyme cứng và cứng như thủy tinh. Trên nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh, polyme thể hiện các đặc tính nhớt hoặc cao su với độ cứng kém hơn. Sự chuyển thủy tinh là một phản ứng bậc hai vì có sự thay đổi trong các chất dẫn xuất. Sự thay đổi polyme trên và dưới xảy ra do chuyển động của phân tử do thay đổi năng lượng. Nhiệt độ này bị ảnh hưởng rất nhiều bởi cấu trúc của các phân tử. Hơn nữa, nó cũng phụ thuộc vào tần suất biến dạng theo chu kỳ, ảnh hưởng của các thành phần hỗn hợp như chất làm dẻo, chất độn, v.v. và tốc độ thay đổi nhiệt độ.
Hình 01: Mật độ trên Nhiệt độ
Theo quan sát thực nghiệm, người ta thấy rằng trong một polyme đối xứng, nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh bằng một nửa nhiệt độ nóng chảy của nó, trong khi trong một polyme không đối xứng, nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh bằng 2/3 giá trị nóng chảy của nó (tính bằng độ Kelvin). Tuy nhiên, các mối quan hệ này không phổ biến và có độ lệch trong nhiều polyme. Quá trình chuyển đổi thủy tinh rất quan trọng để xác định phạm vi làm việc của polyme, đánh giá tính linh hoạt và bản chất của phản ứng với ứng suất cơ học.
Nhiệt độ nóng chảy là gì?
Nóng chảy là một thông số quan trọng khác của quá trình chuyển đổi nhiệt trong polyme. Thông thường, nhiệt độ nóng chảy là nhiệt độ tại đó xảy ra sự chuyển pha; ví dụ: rắn sang lỏng hoặc lỏng thành hơi.
Hình 02: Tan chảy
Tuy nhiên, đối với các polyme, nhiệt độ nóng chảy là nhiệt độ tại đó diễn ra sự chuyển đổi từ pha tinh thể hoặc bán tinh thể sang pha vô định hình rắn. Nóng chảy là một phản ứng thu nhiệt bậc một. Entanpi nóng chảy của polyme có thể được sử dụng để tính mức độ kết tinh, vì đã biết entanpi nóng chảy của 100% polyme giống nhau. Biết nhiệt độ nóng chảy cũng rất quan trọng vì nó cho ta ý tưởng về phạm vi hoạt động của polyme.
Sự khác biệt giữa nhiệt độ chuyển thủy tinh và nhiệt độ nóng chảy là gì?
Nhiệt độ chuyển thủy tinh so với Nhiệt độ nóng chảy |
|
| Nhiệt độ chuyển thủy tinh là nhiệt độ tại đó trạng thái nhớt hoặc cao su của polyme vô định hình hoặc bán tinh thể chuyển sang trạng thái thủy tinh, giòn. | Nhiệt độ chuyển thủy tinh là nhiệt độ tại đó trạng thái nhớt hoặc cao su của polyme vô định hình hoặc bán tinh thể chuyển sang trạng thái thủy tinh, giòn. |
| Thứ tự phản ứng | |
| Chuyển tiếp thủy tinh là phản ứng bậc 2. | Tan chảy là phản ứng bậc nhất. |
| Trên Tghoặc Tm | |
| Vùng vô định hình trở nên cao su, ít cứng và không giòn | Vùng kết tinh biến đổi thành vùng vô định hình rắn. |
| Bên dưới Tghoặc Tm | |
| Vùng vô định hình trở nên thủy tinh, cứng và giòn. | Vùng kết tinh ổn định |
| Mối quan hệ (theo quan sát thực nghiệm) | |
| Tg=1/2 Tm (đối với polyme đối xứng) | Tg=2/3 Tm (đối với polyme không đối xứng) |
Tóm tắt - Nhiệt độ chuyển thủy tinh so với nhiệt độ nóng chảy
Cả nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh và nhiệt độ nóng chảy đều là những đặc tính chuyển tiếp nhiệt rất quan trọng của polyme. Trên nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh, polyme có đặc tính cao su, trong khi dưới nhiệt độ này, chúng có đặc tính thủy tinh. Quá trình chuyển thủy tinh xảy ra trong các polyme vô định hình. Sự nóng chảy là sự chuyển pha từ dạng tinh thể sang dạng rắn vô định hình. Nhiệt độ nóng chảy rất quan trọng để tính mức độ kết tinh. Cả hai giá trị nhiệt độ đều cực kỳ hữu ích để xác định chất lượng và phạm vi hoạt động của polyme.
Tải xuống phiên bản PDF của Nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh và Nhiệt độ nóng chảy
Bạn có thể tải xuống phiên bản PDF của bài viết này và sử dụng nó cho mục đích ngoại tuyến theo ghi chú trích dẫn. Vui lòng tải xuống phiên bản PDF tại đây Sự khác biệt giữa nhiệt độ chuyển thủy tinh và nhiệt độ nóng chảy
