הבדל מפתח - טמפרטורת מעבר זכוכית לעומת טמפרטורת התכה
חקירת תכונות תרמיות של אלסטומרים חיונית כדי להחליט על היישום הסופי שלהם ופרמטרים של תהליך הייצור. ניתן לבחון את התכונות התרמיות של האלסטומרים באמצעות פרמטרים שונים של בדיקה כגון טמפרטורות מעבר, טווח טמפרטורות שימושי, קיבולת חום, מוליכות תרמית, תלות בטמפרטורה של תכונות מכניות ומקדם התפשטות תרמית ליניארית. ישנם שני סוגים של פרמטרי טמפרטורה שמגיעים תחת טמפרטורות מעבר, כלומר טמפרטורת מעבר זכוכית (Tg) וטמפרטורת התכה (Tm).בתעשיית הפולימרים, טמפרטורות אלו משמשות לזיהוי חומרים ופרמטרי איכותם. ניתן להעריך את טמפרטורת המעבר של פולימרים בצורה מדויקת מאוד על ידי שימוש במכשירים מתקדמים כמו מנתח מכני דינמי (DMA) וקלורימטר סריקה דיפרנציאלי (DSC). בטמפרטורת מעבר זכוכית, מתרחש שינוי פאזה הפיך מצמיג לזכוכית או להיפך באזורים האמורפיים של הפולימר עקב שינוי בטמפרטורה, ואילו בטמפרטורת ההיתוך, האזורים הגבישיים או החצי גבישיים של הפולימר משתנים ל- שלב אמורפי מוצק. זהו ההבדל העיקרי בין טמפרטורת מעבר זכוכית לטמפרטורת התכה.
מהי טמפרטורת מעבר זכוכית?
טמפרטורת מעבר הזכוכית היא הטמפרטורה שבה מצב צמיג או גומי של פולימר אמורפי או חצי גבישי משתנה למצב שביר וזגוגי. זהו מעבר הפיך. מתחת לטמפרטורות מעבר זכוכית, פולימרים קשים ונוקשים כמו זכוכית.מעל טמפרטורת מעבר הזכוכית, פולימרים מראים תכונות צמיגות או גומי עם פחות קשיחות. מעבר זכוכית הוא תגובה מסדר שני שכן יש שינוי בנגזרות. השינויים בפולימר מעל ומתחת מתרחשים עקב התנועה המולקולרית עקב שינויים באנרגיה. טמפרטורה זו מושפעת מאוד ממבנה המולקולות. יתרה מכך, זה תלוי גם בתדירות של עיוות מחזורי, בהשפעה של מרכיבים מרכיבים כגון פלסטיקאים, חומרי מילוי וכו', ובקצב השינוי בטמפרטורה.
איור 01: צפיפות בטמפרטורה
לפי תצפיות ניסוי, נמצא שבפולימר סימטרי, טמפרטורת מעבר הזכוכית היא מחצית מטמפרטורת ההיתוך שלו, בעוד שבפולימר לא סימטרי, טמפרטורת מעבר הזכוכית היא 2/3 מערך ההיתוך שלה (בדרגות של קלווין).עם זאת, קשרים אלה אינם אוניברסליים ויש להם סטיות בפולימרים רבים. מעבר זכוכית חשוב לקביעת טווח העבודה של פולימר, תוך הערכת גמישות ואופי התגובה ללחץ מכני.
מהי טמפרטורת ההתכה?
המסה היא פרמטר חשוב נוסף של מעברים תרמיים בפולימרים. בדרך כלל, טמפרטורת ההיתוך היא הטמפרטורה שבה מתרחש מעבר פאזה; לדוגמה, מוצק לנוזל או נוזל לאדים.
איור 02: התכה
עם זאת, בכל הנוגע לפולימרים, טמפרטורת ההיתוך היא טמפרטורה שבה מתרחש מעבר משלב גבישי או חצי גבישי לשלב אמורפי מוצק.התכה היא תגובה אנדותרמית מסדר ראשון. ניתן להשתמש באנטלפיה של התכה של הפולימר כדי לחשב את מידת הגבישיות, בהתחשב בכך שהאנטלפיה ההיתוך של 100% מאותו פולימר ידועה. לדעת את טמפרטורת ההיתוך חשובה מאוד שכן היא נותנת מושג לגבי טווח העבודה של פולימר.
מה ההבדל בין טמפרטורת מעבר זכוכית לטמפרטורת התכה?
טמפרטורת מעבר זכוכית לעומת טמפרטורת התכה |
|
| טמפרטורת מעבר זכוכית היא הטמפרטורה שבה מצב צמיג או גומי של פולימר אמורפי או חצי גבישי משתנה למצב שביר וזגוגי. | טמפרטורת מעבר זכוכית היא הטמפרטורה שבה מצב צמיג או גומי של פולימר אמורפי או חצי גבישי משתנה למצב שביר וזגוגי. |
| סדר התגובה | |
| מעבר זכוכית הוא תגובה מסדר שני. | התכה היא תגובה מסדר ראשון. |
| Above Tg או Tm | |
| אזורים אמורפיים הופכים לגומי, פחות נוקשים ולא שבירים | אזורים גבישיים הופכים לאזורים אמורפיים מוצקים. |
| Below Tg או Tm | |
| אזורים אמורפיים הופכים לזגוגיים, נוקשים ושבירים. | אזורים גבישיים יציבים |
| קשר (לפי תצפיות ניסוי) | |
| Tg=1/2 Tm (עבור פולימרים סימטריים) | Tg=2/3 Tm (עבור פולימרים לא סימטריים) |
סיכום – טמפרטורת מעבר זכוכית לעומת טמפרטורת התכה
גם טמפרטורות מעבר זכוכית וגם טמפרטורות התכה הן תכונות מעבר תרמי חשובות מאוד של פולימרים. מעל טמפרטורת מעבר הזכוכית, לפולימרים יש תכונות גומי, בעוד שמתחת לטמפרטורה זו יש להם תכונות זכוכית. מעבר זכוכית מתרחש בפולימרים אמורפיים. התכה היא שינוי הפאזה מגבישי לאמורפי מוצק. טמפרטורת ההיתוך חשובה כדי לחשב את מידת הגבישיות. שני ערכי הטמפרטורות שימושיים ביותר לקביעת האיכות וטווח העבודה של פולימרים.
הורד גרסת PDF של טמפרטורת מעבר זכוכית לעומת טמפרטורת התכה
ניתן להוריד את גרסת ה-PDF של מאמר זה ולהשתמש בה למטרות לא מקוונות לפי הערת ציטוט. אנא הורד כאן גרסת PDF ההבדל בין טמפרטורת מעבר זכוכית לטמפרטורת התכה
