הגדרת טמפרטורת מעבר זכוכית
טמפרטורת המעבר לזכוכית (Tg) היא הטמפרטורה שבה פולימר עובר ממצב אלסטי למצב זכוכיתי. היא מתייחסת לטמפרטורת המעבר של פולימר אמורפי (כולל החלק הלא גבישי בפולימר גבישי) ממצב זכוכיתי למצב אלסטי ביותר, או מהאחרון לראשון. זוהי הטמפרטורה הנמוכה ביותר שבה מקטעים מקרומולקולריים של פולימרים אמורפיים יכולים לנוע בחופשיות. בדרך כלל מיוצגת על ידי Tg. היא משתנה בהתאם לשיטת המדידה ולתנאים.
זהו מדד ביצועים חשוב של פולימרים. מעל טמפרטורה זו, הפולימר מראה גמישות; מתחת לטמפרטורה זו, הפולימר מראה שבירות. יש לקחת זאת בחשבון בעת שימוש בפלסטיק, גומי, סיבים סינתטיים וכו'. לדוגמה, טמפרטורת המעבר לזכוכית של פוליוויניל כלוריד היא 80 מעלות צלזיוס. עם זאת, זה אינו הגבול העליון של טמפרטורת העבודה של המוצר. לדוגמה, טמפרטורת העבודה של גומי חייבת להיות מעל טמפרטורת המעבר לזכוכית, אחרת הוא יאבד את גמישותו הגבוהה.
מכיוון שסוג הפולימר עדיין שומר על אופיו, לאמולסיה יש גם טמפרטורת מעבר זכוכית, שהיא אינדיקטור לקשיות שכבת הציפוי שנוצרת על ידי אמולסיית הפולימר. לאמולסיה עם טמפרטורת מעבר זכוכית גבוהה יש ציפוי בעל קשיות גבוהה, ברק גבוה, עמידות טובה לכתמים, והוא אינו קל לזיהום, ותכונותיו המכניות האחרות טובות יותר בהתאם. עם זאת, טמפרטורת מעבר הזכוכית וטמפרטורת יצירת הסרט המינימלית שלו גם הן גבוהות, מה שמביא לבעיות מסוימות בשימוש בטמפרטורות נמוכות. זוהי סתירה, וכאשר אמולסיית הפולימר מגיעה לטמפרטורת מעבר זכוכית מסוימת, רבות מתכונותיה ישתנו באופן משמעותי, ולכן יש לשלוט בטמפרטורת מעבר הזכוכית המתאימה. בכל הנוגע לטיט שעבר שינוי פולימר, ככל שטמפרטורת מעבר הזכוכית גבוהה יותר, כך חוזק הדחיסה של הטיט שעבר שינוי גבוה יותר. ככל שטמפרטורת מעבר הזכוכית נמוכה יותר, כך ביצועי הטיט שעבר שינוי טובים יותר בטמפרטורה נמוכה.
הגדרת טמפרטורת יצירת שכבה מינימלית
טמפרטורת יצירת שכבה מינימלית היא חשובהאינדיקטור של טיט מעורבב יבש
MFFT מתייחס לטמפרטורה המינימלית שבה לחלקיקי הפולימר באמולסיה יש ניידות מספקת כדי להצטבר זה לזה וליצור שכבה רציפה. בתהליך יצירת שכבת ציפוי רציפה באמולסיה פולימרית, חלקיקי הפולימר חייבים ליצור סידור צפוף. לכן, בנוסף לפיזור טוב של האמולסיה, התנאים ליצירת שכבה רציפה כוללים גם דפורמציה של חלקיקי הפולימר. כלומר, כאשר לחץ נימי של מים יוצר לחץ ניכר בין החלקיקים הכדוריים, ככל שהחלקיקים הכדוריים מסודרים קרוב יותר, כך גדלה עליית הלחץ.
כאשר החלקיקים באים במגע זה עם זה, הלחץ שנוצר כתוצאה מנדיפות המים מאלץ את החלקיקים להילחץ ולעוות כדי להיקשר זה לזה וליצור שכבת ציפוי. ברור שעבור אמולסיות עם חומרים קשים יחסית, רוב חלקיקי הפולימר הם שרפים תרמופלסטיים, ככל שהטמפרטורה נמוכה יותר, כך הקשיות גדולה יותר וקשה יותר לעוות אותם, ולכן יש בעיה של טמפרטורת יצירת שכבה מינימלית. כלומר, מתחת לטמפרטורה מסוימת, לאחר שהמים באמולסיה מתאדים, חלקיקי הפולימר עדיין במצב נפרד ולא ניתן לשלב אותם. לכן, האמולסיה אינה יכולה ליצור ציפוי אחיד ורציף עקב אידוי המים; ומעל טמפרטורה ספציפית זו, כאשר מים מתאדים, המולקולות בכל חלקיק פולימר יחדרו, יתפזרו, יתעוותו ויתקבצו ליצירת שכבה שקופה ורציפה. גבול תחתון זה של טמפרטורה שבה ניתן ליצור שכבה נקרא טמפרטורת יצירת שכבה מינימלית.
MFFT הוא אינדיקטור חשוב שלאמולסיה פולימרית, וחשוב במיוחד להשתמש באמולסיה בעונות עם טמפרטורות נמוכות. נקיטת אמצעים מתאימים יכולה להבטיח שטמפרטורת יצירת שכבה מינימלית של אמולסיית הפולימר תעמוד בדרישות השימוש. לדוגמה, הוספת פלסטייזר לאמולסיה יכולה לרכך את הפולימר ולהפחית משמעותית את טמפרטורת יצירת השיכבה המינימלית של האמולסיה, או להתאים את טמפרטורת יצירת השיכבה המינימלית. אמולסיות פולימר בעלות טמפרטורות גבוהות יותר משתמשות בתוספים וכו'.
ה-MFFT של לונגואבקת לטקס מתפזרת מחדש של VAEבדרך כלל בין 0°C ל-10°C, הטמפרטורה הנפוצה יותר היא 5°C. בטמפרטורה זו, ה-אבקת פולימרמציג שכבה רציפה. לעומת זאת, מתחת לטמפרטורה זו, שכבת אבקת הפולימר המתפזרת מחדש אינה רציפה עוד ונקרעת. לכן, טמפרטורת יצירת השכבה המינימלית היא אינדיקטור המייצג את טמפרטורת הבנייה של הפרויקט. באופן כללי, ככל שטמפרטורת יצירת השכבה המינימלית נמוכה יותר, כך יכולת העבודה טובה יותר.
ההבדלים בין Tg ל-MFFT
1. טמפרטורת המעבר לזכוכית, הטמפרטורה שבה חומר מתרכך. מתייחסת בעיקר לטמפרטורה שבה פולימרים אמורפיים מתחילים להתרכך. זה קשור לא רק למבנה הפולימר, אלא גם למשקל המולקולרי שלו.
2. נקודת ריכוך
בהתאם לכוחות התנועה השונים של פולימרים, רוב חומרי הפולימר יכולים בדרך כלל להיות בארבעת המצבים הפיזיקליים (או המצבים המכניים) הבאים: מצב זכוכיתי, מצב ויסקו-אלסטי, מצב אלסטי מאוד (מצב גומי) ומצב זרימה צמיגי. מעבר זכוכיתי הוא המעבר בין המצב האלסטי ביותר למצב זכוכיתי. מנקודת מבט של מבנה מולקולרי, טמפרטורת מעבר זכוכיתי היא תופעת הרלקסציה של החלק האמורפי של הפולימר ממצב קפוא למצב מופשר, בניגוד לפאזה. יש חום של שינוי פאזה במהלך הטרנספורמציה, ולכן מדובר בטרנספורמציה פאזית משנית (הנקראת טרנספורמציה ראשונית במכניקה הדינמית של הפולימרים). מתחת לטמפרטורת מעבר זכוכיתי, הפולימר נמצא במצב זכוכיתי, ושרשראות המולקולריות והמקטעים אינם יכולים לנוע. רק האטומים (או הקבוצות) המרכיבות את המולקולות רוטטים בעמדות שיווי המשקל שלהם; בעוד שבטמפרטורת מעבר זכוכיתי, למרות ששרשראות המולקולריות אינן יכולות לנוע, מקטעי השרשרת מתחילים לנוע, ומראים תכונות אלסטיות גבוהות. אם הטמפרטורה עולה שוב, כל שרשרת המולקולות תנוע ותראה תכונות זרימה צמיגות. טמפרטורת מעבר זכוכיתי (Tg) היא תכונה פיזיקלית חשובה של פולימרים אמורפיים.
טמפרטורת המעבר לזכוכית היא אחת הטמפרטורות האופייניות לפולימרים. אם לוקחים את טמפרטורת המעבר לזכוכית כגבול, פולימרים מציגים תכונות פיזיקליות שונות: מתחת לטמפרטורת המעבר לזכוכית, חומר הפולימר הוא פלסטיק; מעל טמפרטורת המעבר לזכוכית, חומר הפולימר הוא גומי. מנקודת מבט של יישומים הנדסיים, הגבול העליון של טמפרטורת השימוש של פלסטיק הנדסי בטמפרטורת המעבר לזכוכית הוא הגבול התחתון של השימוש בגומי או באלסטומרים.
זמן פרסום: ינואר-04-2024