הגדרת טמפרטורת מעבר זכוכית
טמפרטורת מעבר זכוכית (Tg) ， היא הטמפרטורה שבה פולימר משתנה ממצב אלסטי למצב זגוגי, מתייחס לטמפרטורת המעבר של פולימר אמורפי (כולל החלק הלא גבישי בפולימר גבישי) ממצב זגוגי למצב מאוד אלסטי או מהאחרון לראשון. זוהי הטמפרטורה הנמוכה ביותר שבה מקטעים מקרומולקולריים של פולימרים אמורפיים יכולים לנוע בחופשיות. בדרך כלל מיוצג על ידי Tg. זה משתנה בהתאם לשיטת המדידה ולתנאים.
זהו אינדיקטור ביצועים חשוב של פולימרים. מעל טמפרטורה זו, הפולימר מראה גמישות; מתחת לטמפרטורה זו, הפולימר מראה שבירות. יש לקחת בחשבון כאשר משתמשים בו כפלסטיק, גומי, סיבים סינתטיים וכו'. לדוגמה, טמפרטורת מעבר הזכוכית של פוליוויניל כלוריד היא 80 מעלות צלזיוס. עם זאת, זה לא הגבול העליון של טמפרטורת העבודה של המוצר. לדוגמה, טמפרטורת העבודה של גומי חייבת להיות מעל טמפרטורת מעבר הזכוכית, אחרת הוא יאבד את הגמישות הגבוהה שלו.
מכיוון שסוג הפולימר עדיין שומר על אופיו, לאמולסיה יש גם טמפרטורת מעבר של זכוכית, המהווה אינדיקטור לקשיות סרט הציפוי שנוצר על ידי תחליב הפולימר. לאמולסיה עם טמפרטורת מעבר זכוכית גבוהה יש ציפוי בעל קשיות גבוהה, ברק גבוה, עמידות טובה לכתמים, ואינה קלה לזיהום, ושאר התכונות המכניות שלה טובות יותר בהתאם. עם זאת, טמפרטורת מעבר הזכוכית וטמפרטורת יצירת הסרט המינימלית שלה גם גבוהות, מה שמביא לבעיות מסוימות לשימוש בטמפרטורות נמוכות. זוהי סתירה, וכאשר אמולסיה הפולימרית מגיעה לטמפרטורת מעבר זכוכית מסוימת, רבות מתכונותיה ישתנו באופן חשוב, ולכן יש לשלוט בטמפרטורת מעבר הזכוכית המתאימה. בכל הנוגע לטיט שעבר שינוי פולימר, ככל שטמפרטורת מעבר הזכוכית גבוהה יותר, כך חוזק הלחיצה של הטיט המותאם גבוה יותר. ככל שטמפרטורת מעבר הזכוכית נמוכה יותר, כך ביצועי הטמפרטורות הנמוכות טובות יותר של המרגמה שהשתנתה.
הגדרת טמפרטורת יצירת סרט מינימלית
טמפרטורת יצירת סרט מינימלית היא נקודה חשובהאינדיקטור של טיט מעורב יבש
MFFT מתייחס לטמפרטורה המינימלית שבה לחלקיקי הפולימר באמולסיה יש ניידות מספקת כדי להצטבר זה עם זה ליצירת סרט רציף. בתהליך של תחליב פולימר יצירת סרט ציפוי רציף, חלקיקי הפולימר חייבים ליצור סידור צפוף. לכן, בנוסף לפיזור הטוב של האמולסיה, התנאים ליצירת סרט רציף כוללים גם את העיוות של חלקיקי הפולימר. כלומר, כאשר הלחץ הנימי של המים יוצר לחץ ניכר בין החלקיקים הכדוריים, ככל שהחלקיקים הכדוריים מסודרים קרוב יותר, כך עליית הלחץ גדולה יותר.
כאשר החלקיקים באים במגע זה עם זה, הלחץ הנוצר מהנדידת המים מאלץ את החלקיקים להיסחט ולעוות להיקשר זה לזה ליצירת סרט ציפוי. ברור שעבור תחליבים עם חומרים קשים יחסית, רוב חלקיקי הפולימר הם שרפים תרמופלסטיים, ככל שהטמפרטורה נמוכה יותר, הקשיות גדולה יותר ויהיה קשה יותר לעיוות, כך שיש בעיה של מינימום טמפרטורת יצירת סרט. כלומר, מתחת לטמפרטורה מסוימת, לאחר שהמים באמולסיה מתאדים, חלקיקי הפולימר עדיין נמצאים במצב דיסקרטי ולא ניתן לשלבם. לכן, האמולסיה אינה יכולה ליצור ציפוי אחיד רציף עקב אידוי המים; ומעל הטמפרטורה הספציפית הזו, כאשר המים מתאדים, המולקולות בכל חלקיק פולימר יחדרו, יתפזרו, יעוותו ויצטברו ליצירת סרט שקוף רציף. הגבול התחתון הזה של הטמפרטורה שבה ניתן להיווצר סרט נקרא טמפרטורת יצירת הסרט המינימלית.
MFFT הוא אינדיקטור חשוב שלתחליב פולימר, וחשוב במיוחד להשתמש באמולסיה בעונות בטמפרטורות נמוכות. נקיטת אמצעים מתאימים יכולה לגרום לאמולסיה הפולימרית להיות בעלת טמפרטורת יצירת סרט מינימלית העונה על דרישות השימוש. לדוגמה, הוספת פלקט לאמולסיה יכולה לרכך את הפולימר ולהפחית משמעותית את טמפרטורת יצירת הסרט המינימלית של האמולסיה, או להתאים את הטמפרטורה המינימלית ליצירת הסרט. תחליב פולימר גבוה יותר משתמש בתוספים וכו'.
ה-MFFT של Longouאבקת לטקס מתפזרת מחדש VAEהוא בדרך כלל בין 0°C ל-10°C, הנפוץ יותר הוא 5°C. בטמפרטורה זו, האבקת פולימרמציג סרט רציף. להיפך, מתחת לטמפרטורה זו, הסרט של אבקת פולימר שניתן להתפזר מחדש אינו רציף יותר ונשבר.לכן, טמפרטורת יצירת הסרט המינימלית היא אינדיקטור המייצג את טמפרטורת הבנייה של הפרויקט. באופן כללי, ככל שטמפרטורת יצירת הסרט המינימלית נמוכה יותר, כך יכולת העבודה טובה יותר.
ההבדלים בין Tg ל-MFFT
1. טמפרטורת מעבר זכוכית, הטמפרטורה שבה חומר מתרכך. מתייחס בעיקר לטמפרטורה שבה פולימרים אמורפיים מתחילים להתרכך. זה לא קשור רק למבנה הפולימר, אלא גם למשקל המולקולרי שלו.
2. נקודת ריכוך
על פי כוחות התנועה השונים של פולימרים, רוב החומרים הפולימריים יכולים להיות בדרך כלל בארבעת המצבים הפיזיקליים הבאים (או המצבים המכניים): מצב זגוגי, מצב ויסקו אלסטי, מצב אלסטי מאוד (מצב גומי) ומצב זרימה צמיג. מעבר הזכוכית הוא המעבר בין המצב האלסטי מאוד למצב הזכוכיתי. מנקודת מבט של מבנה מולקולרי, טמפרטורת מעבר הזכוכית היא תופעת הרפיה של החלק האמורפי של הפולימר ממצב קפוא למצב מופשר, בניגוד לפאזה. יש חום של שינוי פאזה במהלך הטרנספורמציה, ולכן מדובר בטרנספורמציה של פאזה משנית (הנקראת טרנספורמציה ראשונית במכניקה דינמית של פולימר). מתחת לטמפרטורת מעבר הזכוכית, הפולימר נמצא במצב זכוכית, והשרשרות והמקטעים המולקולריים אינם יכולים לנוע. רק האטומים (או הקבוצות) המהווים את המולקולות רוטטים בעמדות שיווי המשקל שלהם; בעוד בטמפרטורת מעבר הזכוכית, למרות השרשראות המולקולריות זה לא יכול לזוז, אבל מקטעי השרשרת מתחילים לנוע, ומציגים תכונות אלסטיות גבוהות. אם הטמפרטורה תעלה שוב, כל השרשרת המולקולרית תנוע ותראה תכונות זרימה צמיגיות. טמפרטורת מעבר זכוכית (Tg) היא תכונה פיזיקלית חשובה של פולימרים אמורפיים.
טמפרטורת מעבר זכוכית היא אחת הטמפרטורות האופייניות לפולימרים. בהתחשב בטמפרטורת מעבר הזכוכית כגבול, פולימרים מציגים תכונות פיזיקליות שונות: מתחת לטמפרטורת מעבר הזכוכית, החומר הפולימרי הוא פלסטי; מעל טמפרטורת מעבר הזכוכית, החומר הפולימרי הוא גומי. מנקודת המבט של יישומים הנדסיים, הגבול העליון של טמפרטורת השימוש של פלסטיק הנדסי טמפרטורת מעבר זכוכית הוא הגבול התחתון של השימוש בגומי או אלסטומרים.
זמן פרסום: ינואר-04-2024