تعريف درجة حرارة التحول الزجاجي
درجة حرارة انتقال الزجاج (Tg)، هي درجة الحرارة التي يتغير عندها البوليمر من الحالة المرنة إلى الحالة الزجاجية، وتشير إلى درجة حرارة انتقال البوليمر غير المتبلور (بما في ذلك الجزء غير البلوري في البوليمر البلوري) من الحالة الزجاجية إلى حالة مرنة للغاية أو من الأخير إلى الأول. إنها أدنى درجة حرارة يمكن أن تتحرك فيها الأجزاء الجزيئية الكبيرة من البوليمرات غير المتبلورة بحرية. عادة ما يمثلها Tg. ويختلف حسب طريقة القياس وظروفه.
وهذا مؤشر أداء مهم للبوليمرات. فوق درجة الحرارة هذه، يظهر البوليمر مرونة؛ تحت درجة الحرارة هذه، يظهر البوليمر هشاشة. ويجب أخذها في الاعتبار عند استخدامها كالبلاستيك والمطاط والألياف الصناعية وما إلى ذلك. على سبيل المثال، تبلغ درجة حرارة التزجج لكلوريد البولي فينيل 80 درجة مئوية. ومع ذلك، فهو ليس الحد الأعلى لدرجة حرارة عمل المنتج. على سبيل المثال، يجب أن تكون درجة حرارة عمل المطاط أعلى من درجة حرارة التزجج، وإلا فسوف يفقد مرونته العالية.
ونظرًا لأن نوع البوليمر لا يزال محتفظًا بطبيعته، فإن المستحلب له أيضًا درجة حرارة انتقال زجاجي، وهو مؤشر على صلابة طبقة الطلاء التي يتكونها مستحلب البوليمر. المستحلب ذو درجة حرارة التحول الزجاجي العالية لديه طلاء ذو صلابة عالية، لمعان عالي، مقاومة جيدة للبقع، وليس من السهل تلويثه، وخصائصه الميكانيكية الأخرى أفضل بالمقابل. ومع ذلك، فإن درجة حرارة التزجج والحد الأدنى من درجة حرارة تشكيل الفيلم مرتفعة أيضًا، مما يسبب بعض المشاكل عند الاستخدام في درجات الحرارة المنخفضة. وهذا تناقض، وعندما يصل مستحلب البوليمر إلى درجة حرارة معينة للتزجج، فإن العديد من خصائصه ستتغير بشكل مهم، لذلك يجب التحكم في درجة حرارة التزجج المناسبة. بقدر ما يتعلق الأمر بالملاط المعدل بالبوليمر، كلما ارتفعت درجة حرارة التزجج، زادت قوة الضغط للملاط المعدل. كلما انخفضت درجة حرارة التزجج، كان أداء الملاط المعدل أفضل في درجات الحرارة المنخفضة.
تعريف الحد الأدنى لدرجة حرارة تشكيل الفيلم
الحد الأدنى لدرجة حرارة تشكيل الفيلم أمر مهممؤشر الملاط المختلط الجاف
يشير MFFT إلى الحد الأدنى لدرجة الحرارة التي تتمتع فيها جزيئات البوليمر الموجودة في المستحلب بقدرة كافية على الحركة للتكتل مع بعضها البعض لتكوين فيلم مستمر. في عملية تشكيل مستحلب البوليمر لفيلم طلاء مستمر، يجب أن تشكل جزيئات البوليمر ترتيبًا متقاربًا. لذلك، بالإضافة إلى التشتت الجيد للمستحلب، فإن شروط تشكيل فيلم مستمر تتضمن أيضًا تشوه جزيئات البوليمر. أي أنه عندما يولد الضغط الشعري للماء ضغطًا كبيرًا بين الجسيمات الكروية، كلما زاد ترتيب الجسيمات الكروية بشكل أقرب، زاد الضغط.
عندما تتلامس الجزيئات مع بعضها البعض، فإن الضغط الناتج عن تطاير الماء يجبر الجزيئات على الضغط وتشويه لتترابط مع بعضها البعض لتشكل طبقة طلاء. من الواضح أنه بالنسبة للمستحلبات التي تحتوي على عوامل صلبة نسبيًا، فإن معظم جزيئات البوليمر عبارة عن راتنجات لدنة بالحرارة، وكلما انخفضت درجة الحرارة، زادت الصلابة وزادت صعوبة التشوه، لذلك توجد مشكلة تتعلق بالحد الأدنى من درجة حرارة تكوين الفيلم. أي أنه تحت درجة حرارة معينة، بعد تبخر الماء الموجود في المستحلب، تظل جزيئات البوليمر في حالة منفصلة ولا يمكن دمجها. لذلك، لا يمكن للمستحلب أن يشكل طبقة موحدة مستمرة بسبب تبخر الماء؛ وفوق درجة الحرارة المحددة هذه، عندما يتبخر الماء، فإن الجزيئات الموجودة في كل جسيم بوليمر سوف تخترق وتنتشر وتشوه وتتجمع لتشكل طبقة شفافة مستمرة. هذا الحد الأدنى لدرجة الحرارة التي يمكن عندها تشكيل الفيلم يسمى الحد الأدنى لدرجة حرارة تشكيل الفيلم.
MFFT هو مؤشر مهم لمستحلب البوليمر، ومن المهم بشكل خاص استخدام المستحلب خلال مواسم درجات الحرارة المنخفضة. إن اتخاذ التدابير المناسبة يمكن أن يجعل مستحلب البوليمر لديه الحد الأدنى من درجة حرارة تشكيل الفيلم التي تلبي متطلبات الاستخدام. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي إضافة مادة ملدنة إلى المستحلب إلى تليين البوليمر وتقليل درجة حرارة تشكيل الفيلم الدنيا للمستحلب بشكل كبير، أو ضبط الحد الأدنى لدرجة حرارة تشكيل الفيلم. تستخدم مستحلبات البوليمر الأعلى إضافات، وما إلى ذلك.
وMFFT من لونغوVAE مسحوق اللاتكس القابل لإعادة التشتتتتراوح بشكل عام بين 0 درجة مئوية و10 درجات مئوية، والأكثر شيوعًا هي 5 درجات مئوية. في درجة الحرارة هذه،مسحوق البوليمريقدم فيلم مستمر. على العكس من ذلك، تحت درجة الحرارة هذه، لا يعد فيلم مسحوق البوليمر القابل لإعادة التشتيت مستمرًا وينكسر. لذلك، فإن الحد الأدنى لدرجة حرارة تشكيل الفيلم هو مؤشر يمثل درجة حرارة البناء للمشروع. بشكل عام، كلما انخفض الحد الأدنى لدرجة حرارة تشكيل الفيلم، كلما كانت قابلية التشغيل أفضل.
الاختلافات بين Tg و MFFT
1. درجة حرارة التزجج، وهي درجة الحرارة التي تصبح عندها المادة طرية. يشير بشكل أساسي إلى درجة الحرارة التي تبدأ عندها البوليمرات غير المتبلورة في التليين. ولا يتعلق الأمر ببنية البوليمر فحسب، بل يتعلق أيضًا بوزنه الجزيئي.
2. نقطة التليين
وفقًا لقوى الحركة المختلفة للبوليمرات، يمكن أن تكون معظم مواد البوليمر عادةً في الحالات الفيزيائية الأربع التالية (أو الحالات الميكانيكية): الحالة الزجاجية، والحالة اللزجة المرنة، والحالة المرنة للغاية (الحالة المطاطية)، وحالة التدفق اللزج. التزجج هو الانتقال بين الحالة المرنة للغاية والحالة الزجاجية. من منظور البنية الجزيئية، فإن درجة حرارة التزجج هي ظاهرة استرخاء للجزء غير المتبلور من البوليمر من الحالة المجمدة إلى الحالة المذابة، على عكس الطور. هناك حرارة تغير الطور أثناء التحول، لذلك فهو تحول طور ثانوي (يسمى التحول الأولي في ميكانيكا البوليمر الديناميكية). تحت درجة حرارة التزجج، يكون البوليمر في حالة زجاجية، ولا يمكن للسلاسل والأجزاء الجزيئية أن تتحرك. فقط الذرات (أو المجموعات) التي تشكل الجزيئات تهتز في مواقع توازنها؛ بينما في درجة حرارة التزجج، على الرغم من أن السلاسل الجزيئية لا تستطيع التحرك، إلا أن أجزاء السلسلة تبدأ في التحرك، مما يظهر خصائص مرنة عالية. إذا ارتفعت درجة الحرارة مرة أخرى، فإن السلسلة الجزيئية بأكملها سوف تتحرك وتظهر خصائص التدفق اللزج. تعد درجة حرارة التحول الزجاجي (Tg) خاصية فيزيائية مهمة للبوليمرات غير المتبلورة.
درجة حرارة التحول الزجاجي هي إحدى درجات الحرارة المميزة للبوليمرات. عند أخذ درجة حرارة التزجج كحدود، تظهر البوليمرات خواص فيزيائية مختلفة: تحت درجة حرارة التزجج، تكون مادة البوليمر بلاستيكية؛ وفوق درجة حرارة التزجج، تكون مادة البوليمر مطاطية. من منظور التطبيقات الهندسية، فإن الحد الأعلى لدرجة حرارة استخدام اللدائن الهندسية ذات درجة حرارة التحول الزجاجي هو الحد الأدنى لاستخدام المطاط أو اللدائن.
وقت النشر: 04 يناير 2024