Sanasto
Lasin siirtymislämpötila
Lasisiirtymä on yksi amorfisten ja puolikiteisten materiaalien, kuten epäorgaanisten lasien, amorfisten metallien, polymeerien, lääkkeiden ja elintarvikkeiden ainesosien jne. tärkeimmistä ominaisuuksista, ja se kuvaa lämpötila-aluetta, jossa materiaalien mekaaniset ominaisuudet muuttuvat kovista ja hauraista pehmeämmiksi, muodonmuutoskelpoisemmiksi tai kumimaisemmiksi.
Monet polymeerit, esimerkiksi kestomuovit, kestokovetteiset materiaalit, kumit jne., koostuvat yleensä sekä amorfisesta että kiteisestä rakenteesta. Tämä tarkoittaa, että monilla polymeereillä on sekä lasittumislämpötila Tg että Sulamislämpötilat ja lämpöarvotAineen fuusioentalpia, joka tunnetaan myös latenttina lämpönä, on mitta, jolla mitataan energiapanosta, yleensä lämpöä, joka tarvitaan aineen muuttamiseksi kiinteästä olomuodosta nestemäiseksi. Aineen sulamispiste on lämpötila, jossa aine vaihtaa olomuotoaan kiinteästä olomuodosta (kiteinen) nestemäiseksi olomuodoksi (isotrooppinen sula).sulamislämpötila. Lasittumislämpötila (Tg) on alempi kuin kiteisen materiaalin Sulamislämpötilat ja lämpöarvotAineen fuusioentalpia, joka tunnetaan myös latenttina lämpönä, on mitta, jolla mitataan energiapanosta, yleensä lämpöä, joka tarvitaan aineen muuttamiseksi kiinteästä olomuodosta nestemäiseksi. Aineen sulamispiste on lämpötila, jossa aine vaihtaa olomuotoaan kiinteästä olomuodosta (kiteinen) nestemäiseksi olomuodoksi (isotrooppinen sula).sulamislämpötila.
Onko teillä kysyttävää?
Mittaukseen sopivat tuotteet
Lasin siirtymislämpötila materiaalin tunnistamista varten
Lasittumislämpötilan määrittäminen on väline materiaalin tunnistamiseen. Lasittumislämpötila (Tg) määrittää myös materiaalin käyttöalueen. Esimerkiksi kumirengas (auto) on pehmeä ja sitkeä, koska se on normaaleissa käyttölämpötiloissa selvästi lasittumislämpötilansa yläpuolella. Jos sen lasittumislämpötila olisi korkeampi kuin sen käyttölämpötila, se ei olisi riittävän joustava pitämään kiinni päällysteestä.
Muut polymeerit toimivat lasittumislämpötilansa alapuolella, esimerkiksi jäykkä muovikahva. Jos muovikahvan lasittumislämpötila olisi sen käyttölämpötilan alapuolella, se olisi liian joustava.
Lasittumislämpötilan määrittäminen eri termoanalyyttisillä menetelmillä
differentiaalipoistokalorimetrialla (DSC)
(esim. ASTM E1356)
DSC-mittauksissa lasisiirtymä voidaan havaita mittauskäyrän perusviivassa olevana askeleena (kuva 1). Sitä kuvaavat alkamislämpötila, keskipiste, taitekohta ja loppulämpötila. Askelman korkeus vastaa ΔOminaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp:tä, ja se ilmoitetaan yksikössä J/(g⋅K). Arviointimenettely on kuvattu esimerkiksi standardissa ASTM E1356-08. DSC:tä voidaan käyttää kiinteille aineille, jauheille ja nesteille.
Mikä tarkalleen ottaen on lasin siirtymislämpötila
Materiaalin lasisiirtymälämpötila, Tg, kuvaa lämpötila-aluetta, jolla tämä lasisiirtymä tapahtuu. Se on aina alhaisempi kuin materiaalin kiteisen tilan Sulamislämpötilat ja lämpöarvotAineen fuusioentalpia, joka tunnetaan myös latenttina lämpönä, on mitta, jolla mitataan energiapanosta, yleensä lämpöä, joka tarvitaan aineen muuttamiseksi kiinteästä olomuodosta nestemäiseksi. Aineen sulamispiste on lämpötila, jossa aine vaihtaa olomuotoaan kiinteästä olomuodosta (kiteinen) nestemäiseksi olomuodoksi (isotrooppinen sula).sulamislämpötila (jos sellainen on olemassa). Lasisiirtymän lämpötila-alueella polymeerit muuttuvat kovasta ja jäykästä tilasta joustavampaan ja notkeampaan tilaan. Tg esiintyy lämpötila-alueella, jolla polymeeriketjujen liikkuvuus kasvaa merkittävästi.
Lämpömuoveja, kuten polystyreeniä (PS) ja poly(metyylimetakrylaattia) (PMMA), käytetään yleensä niiden lasittumislämpötilan alapuolella eli lasimaisessa tilassa.
Elastomeerejä, kuten polyisopreeniä ja butadieenikumia (BR), käytetään niiden Tg:n yläpuolella, jolloin ne ovat pehmeitä ja joustavia.
Hakemus
Kosteuden vaikutuksen tutkiminen sorbitolin lasittumislämpötilaan
Sorbitolia käytetään sokerin korvikkeena monissa makeisissa, laihdutustuotteissa ja lääkkeissä. Jos sorbitoliin lisätään 10 % vettä, lasittumislämpötila laskee noin 24 K (keskilämpötilat) vedettömään sorbitoliin verrattuna. Molemmat näytteet pysyvät täysin amorfisina sen jälkeen, kun ne on nopeasti jäähdytetty sulasta tilasta (joka tapahtui ennen näytettyä lämmitysvaihetta).
Mittaukset suoritettiin lämmitysnopeudella 10 K/min typpi-ilmakehässä. Alumiinista valmistetut, sinetöidyt näyteastiat suljettiin lävistetyllä kannella. Näytteiden massat olivat noin 12 mg ± 1 mg.
dynaamisella mekaanisella analyysillä (DMA)
(esim. ASTM 1640)
DMA-tekniikka (esim. ASTM E1640-09) on erittäin herkkä tekniikka lasittumislämpötilan määrittämiseksi (esim. 1640-94). Se tarjoaa vaihtoehtoisen menetelmän lasittumisasteen määrittämiseksi differentiaalisen pyyhkäisykalorimetrian (DSC ) käytölle (ISO 11357-2). DMA-mittauksissa Tg voidaan havaita varastointimoduulin E' sigmoidisen muutoksen ekstrapoloidusta alkamisesta, häviömoduulin E'' huipusta ja tanδ:n huipusta.
DMA:ta voidaan käyttää vahvistamattomien ja täytettyjen polymeerien, vaahtojen, kumien, liimojen ja kuituvahvisteisten muovien/komposiittien osalta. Dynaamisen mekaanisen analyysin eri moodeja (esim. taivutus, puristus, veto) voidaan soveltaa tarpeen mukaan lähdemateriaalin muotoon.
Hakemus
Kumin lasisiirtymä
Dynaaminen mekaaninen analyysi (DMA) tallentaa materiaalin lämpötilasta riippuvat viskoelastiset ominaisuudet (jäykkyys E' ja ViskositeettimoduuliKompleksinen moduuli (viskoosikomponentti), häviömoduuli tai G'' on näytteiden kokonaiskompleksisen moduulin "imaginääriosa". Tämä viskoosikomponentti osoittaa mitattavan näytteen nestemäisen tai faasin ulkopuolisen vasteen. häviömoduuli E'', värähtelyenergian mitta) ja määrittää sen kimmomoduulin ja vaimennusarvot (tanδ) kohdistamalla näytteeseen värähtelevä voima.
Hydratun akryylinitriilibutadieenikumin (HNBR) lasisiirtymälämpötila Tg määritettiin vetotilassa dynaamisen mekaanisen analyysin (DMA) avulla. Mittaus suoritettiin lämmitysnopeudella 2 K/min, taajuudella 1 Hz ja amplitudilla ±20 µm lämpötila-alueella -90 °C:n ja 40 °C:n välillä. Varastointimoduulin E' ekstrapoloitu alkamisarvo, häviömoduulin E'' huippu ja tanδ-käyrän huippu vastaavat kaikki tämän kumimateriaalin lasittumislämpötilaa Tg(soveltamalla asianomaisia arviointikäytäntöjä).
dilatometrialla (DIL) / termomekaanisella analyysillä (TMA)
(esim. ASTM E831)
Laajennusmittareissa (DIL) ja termomekaanisissa analysaattoreissa (TMA, molemmat kuvattu standardissa ASTM E 473 - 11a) lasisiirtymä vastaa mittamuutoksen käännekohtaa (esim. ASTM E1545. Se kirjataan ekstrapoloituna murtuman alkamishetkenä kokeellisessa DIL/TMA-käyrässä ja esitetään lämpötilan funktiona. Jotta tämä määritelmä olisi toistettavissa, jäähdytys- tai lämmitysnopeus on määritettävä. Esimerkiksi ASTM E1545:ssä kuvataan lasisiirtymän määrittäminen TMA:n avulla.
Hakemus
Lasisiirtymän määrittäminen dilatometrisesti
DIL-mittaus luonnonkumimateriaalista -120 °C:n ja 20 °C:n välillä lämmitysnopeudella 3 K/min heliumilmakehässä. näytteen pituus oli 2 mm. Ekstrapoloitu alkamislämpötila -62 °C vastaa lasisiirtymää (Tg). Amorfisissa materiaaleissa, kuten kumissa, se on palautuva siirtymä. Materiaali muuttuu kovasta ja suhteellisen hauraasta tilasta pehmeäksi tai kumimaiseksi.