Фактори што влијаат на температурата на стаклен премин, температурата на топење и температурата на вискозен проток на полимери

Температурата на стаклен премин (Tg), температурата на топење (Tm) (за кристални полимери) и температурата на вискозен проток (Tf) (за некристални полимери) на полимерите се важни температурни параметри. Tg ја одредува температурата на работа на полимерот, додека Tm и Tf ја одредуваат температурата на обработка на полимерот. Постојат многу фактори кои влијаат на вредностите Tg, Tm и Tf на полимерот.

Влијание на структурата и својствата на полимерот

I. Структура на синџирот

(1) Главен ланец. Воведувањето на цврсти групи како што се фенил, бифенил групи и конјугирани двојни врски на главниот ланец ја зголемува цврстината на ланец, додека Tg, Tm и Tf се зголемуваат; воведувањето на етерски врски и изолирани двојни врски на главниот ланец го прави ланец флексибилен, а Tg, Tm и Tf се намалуваат.

(2) Странични групи. Кога страничната група е крута група, флексибилноста на ланецот се намалува со зголемувањето на волуменот на страничната група, а Tg, Tm и Tf се зголемуваат; кога страничната група (или страничниот ланец) е флексибилна група (или флексибилен ланец), колку е поголема страничната група (ланецот), толку е подобра флексибилноста, тогаш флексибилноста на целиот молекуларен ланец е подобра, а Tg, Tm и Tf се намалуваат.

Комбинацијата од (1) и (2) покажува дека сите фактори на структурата на ланецот што ја зголемуваат цврстината на ланецот можат да ги зголемат вредностите на Tg, Tm и Tf, а сите фактори на структурата на ланецот што ја зголемуваат флексибилноста на ланецот можат да ги намалат вредностите на Tg, Tm и Tf.

II. Интермолекуларни сили
Поларните полимери, со силни интеракции помеѓу поларните групи на молекуларниот ланец и силни меѓумолекуларни сили, имаат поголеми вредности на Tg, Tm и Tf од соодветните вредности за неполарните полимери; а вредностите на Tg, Tm и Tf се зголемуваат со зголемувањето на меѓумолекуларните сили.

III. Молекуларна тежина
Бидејќи Tm е поврзан со кристализација, генерално, молекуларната тежина има мал ефект врз Tm и и Tg и Tf се зголемуваат со зголемување на молекуларната тежина. За Tg, овој тренд е поизразен при ниски молекуларни тежини, додека Tg се менува екстремно бавно кога молекуларната тежина се зголемува до одредено ниво.

Влијанието на молекуларната тежина врз Tf е многу позначајно отколку врз Tg. Ова е затоа што ефектот на молекуларната тежина врз Tg се припишува на ефектот на крајот на ланецот, кој може да се покаже само кога содржината на крајот на ланецот во системот е релативно висока, т.е. молекуларната тежина е релативно ниска; откако молекуларната тежина е висока до одреден степен и тежината на крајот на ланецот е мала до речиси занемарлив степен, неговиот ефект врз Tg не е значаен.

Tf е критичната температура на која е поместен центарот на масата на целиот полимерен ланец, а движењето на целиот ланец се постигнува со координирано движење на сите сегменти на ланец. Колку е поголема молекуларната тежина, толку е поголем бројот на сегменти на ланец што треба да се движат заедно, и толку се поголеми силите на триење што треба да се надминат за време на движењето, и толку е поголем Tf. Вредноста на Tf затоа е силно зависна од молекуларната тежина.

Влијание на надворешни фактори

I. Малмолекуларни растворливи адитиви

Пластификатори или други растворливи адитиви понекогаш се додаваат на состојките со цел да се подобрат својствата на обработката или да се даде одреден аспект на производот за време на обработката.формирање и обработка на полимериВо случај на полимери, овие мали молекули се еквивалентни на разредувачи и ги редуцираат Tg, Tm и Tf на полимерот.

II. Надворешни сили

Еднонасочните надворешни сили имаат ефект на туркање врз сегментите на ланецот, па затоа зголемувањето на надворешните сили може да ги намали Tg и Tf. Зголемувањето на времетраењето на надворешната сила, исто така, го фаворизира движењето на молекулите во насока на надворешната сила, што исто така го намалува Tf. Зголемувањето на притисокот го намалува слободниот волумен и ги зголемува Tg и Tf.

Влијанието на надворешните сили врз Tm е следново: кога полимерот кристализира под затегнувачки сили, способноста за кристализација се зголемува, зголемувајќи го степенот на кристаличност, а исто така и точката на топење на кристалите, т.е. Tm се зголемува; кристализирањето под притисок ја зголемува дебелината на плочката, што ја зголемува совршенството на кристалот, а воедно го прави и Tm повисок.

III. Тест стапка

Ова е во однос на големината на тест вредноста добиена во однос на тестот за температура. Бидејќи движењето на полимерните ланци е процес на релаксација и зависи од времето, постои врска помеѓу тест вредноста Tg и експерименталната временска скала: зголемувањето на стапката на затоплување или фреквенцијата на динамичките експерименти ќе го зголеми Tg. Истото важи и за Tf, а спротивното важи и за Tm. При тестирање на вредностите на Tm, ако температурата се зголемува бавно, несовршените зрна можат прво да се стопат, а потоа да се рекристализираат во посовршени и постабилни кристали на малку повисока температура. Конечната таканаречена „точка на топење“ е температурата на која се топат сите посовршени кристали и ќе биде повисока од вредноста измерена при брзо зголемување на температурата.