Daftar Istilah
Suhu Transisi Kaca
Transisi gelas adalah salah satu sifat terpenting dari bahan amorf dan semi-kristal, misalnya, gelas anorganik, logam amorf, polimer, obat-obatan dan bahan makanan, dll., dan menggambarkan wilayah suhu di mana sifat mekanis bahan berubah dari keras dan rapuh menjadi lebih lunak, dapat diubah bentuknya atau kenyal.
Banyak polimer, misalnya termoplastik, termoset, karet, dan lain-lain biasanya terdiri dari struktur amorf dan kristal. Ini berarti bahwa banyak polimer yang menunjukkan suhu transisi gelas, Tg, dan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh. Suhu transisi gelas (Tg) lebih rendah dari Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh bahan kristal.
Apakah Anda memiliki pertanyaan?
Produk yang cocok untuk pengukuran Anda
Suhu Transisi Kaca untuk Identifikasi Material
Penentuan suhu transisi gelas adalah alat untuk identifikasi material. Temperatur transisi gelas (Tg) juga menentukan bidang aplikasi suatu bahan. Sebagai contoh, ban karet (mobil) bersifat lunak dan lentur karena pada suhu operasi normal, ban tersebut berada jauh di atas suhu transisi gelasnya. Jika suhu transisi gelasnya lebih tinggi dari suhu operasinya, ban tidak akan memiliki fleksibilitas yang dibutuhkan untuk mencengkeram trotoar.
Polimer lain beroperasi di bawah suhu transisi gelasnya, misalnya pegangan plastik yang kaku. Jika pegangan plastik memiliki suhu transisi gelas di bawah suhu operasinya, maka pegangan plastik tersebut akan menjadi terlalu lentur.
Penentuan suhu transisi kaca dengan menggunakan metode termoanalisis yang berbeda
oleh Differential Scanning Calorimetry (DSC)
(mis., ASTM E1356)
Dalam pengukuran DSC, transisi kaca dapat diamati dengan langkah pada garis dasar kurva pengukuran (Gbr.1). Hal ini ditandai dengan suhu awal, titik tengah, infleksi, dan suhu akhir. Ketinggian langkah sesuai dengan ΔKapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp dan diberikan dalam J/(g⋅K). Prosedur evaluasi dijelaskan dalam, misalnya, ASTM E1356-08. DSC dapat digunakan untuk padatan, serbuk, dan cairan.
Apa sebenarnya Suhu Transisi Kaca
Suhu transisi gelas, Tg, dari suatu bahan mencirikan kisaran suhu di mana transisi gelas ini terjadi. Suhu ini selalu lebih rendah daripada Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh dari kondisi kristal material (jika ada). Dalam kisaran suhu transisi gelas, polimer berubah dari keadaan keras dan kaku ke keadaan yang lebih fleksibel dan lentur. Tg terjadi pada kisaran suhu di mana mobilitas rantai polimer meningkat secara signifikan.
Termoplastik seperti polistiren (PS) dan poli (metil metakrilat) (PMMA) biasanya digunakan di bawah suhu transisi gelas, yaitu dalam keadaan seperti kaca.
Elastomer seperti poliisoprena dan karet butadiena (BR) digunakan di atas Tg mereka, di mana mereka lembut dan lentur.
Aplikasi
Menyelidiki Pengaruh Kelembaban pada Suhu Transisi Kaca Sorbitol
Sorbitol digunakan sebagai pengganti gula dalam banyak permen, produk diet, dan obat-obatan. Proporsi 10% air dalam sorbitol menyebabkan penurunan suhu transisi gelas sekitar 24 K (suhu tengah) relatif terhadap sorbitol anhidrat. Kedua sampel tetap sepenuhnya amorf setelah pendinginan cepat dari keadaan cair (yang terjadi sebelum langkah pemanasan yang ditampilkan).
Pengukuran dilakukan pada laju pemanasan 10 K/menit dalam atmosfer nitrogen. Panci sampel tertutup yang terbuat dari aluminium ditutup dengan tutup yang ditusuk. Massa sampel berjumlah sekitar 12 mg ± 1 mg.
oleh Dynamic mechanical analysis (DMA)
(mis., ASTM 1640)
Teknik DMA (misalnya, ASTM E1640-09) adalah teknik yang sangat sensitif untuk penentuan suhu transisi kaca (misalnya, 1640-94). Teknik ini memberikan prosedur alternatif dalam penentuan transisi kaca untuk penggunaan kalorimetri pemindaian diferensial (DSC ) (ISO 11357-2). Dalam pengukuran DMA, Tg dapat diamati pada permulaan ekstrapolasi dari perubahan sigmoidal dalam modulus penyimpanan E', puncak Modulus kentalModulus kompleks (komponen kental), modulus kehilangan, atau G'', adalah bagian "imajiner" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen kental ini menunjukkan respons seperti cairan, atau di luar fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus kehilangan E'' dan puncak tanδ.
DMA dapat digunakan untuk polimer yang tidak diperkuat dan diisi, busa, karet, perekat, dan plastik/komposit yang diperkuat serat. Mode yang berbeda (misalnya lentur, kompresi, tegangan) dari analisis mekanik dinamis dapat diterapkan, sesuai dengan bentuk material sumber.
Aplikasi
Transisi Kaca dari Karet
Dynamic Mechanical Analysis (DMA) mencatat sifat visko-elastis material yang bergantung pada suhu (kekakuan, E' dan Modulus kentalModulus kompleks (komponen kental), modulus kehilangan, atau G'', adalah bagian "imajiner" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen kental ini menunjukkan respons seperti cairan, atau di luar fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus kehilangan, E'', ukuran untuk energi osilasi), dan menentukan nilai Modulus elastisitasModulus kompleks (komponen elastis), modulus penyimpanan, atau G', adalah bagian "nyata" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen elastis ini menunjukkan respons seperti padat, atau dalam fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus elastisitas dan redaman (tanδ) dengan menerapkan gaya berosilasi pada sampel.
Suhu transisi gelas, Tg, dari karet akrilonitril butadiena terhidrogenasi (HNBR) ditentukan dalam mode tegangan dengan menggunakan analisis mekanis dinamis, DMA. Pengukuran dilakukan pada laju pemanasan 2 K/menit, frekuensi 1 Hz dan amplitudo ±20µm pada kisaran suhu antara -90°C dan 40°C. Onset ekstrapolasi yang ditentukan dalam modulus penyimpanan E', puncak pada Modulus kentalModulus kompleks (komponen kental), modulus kehilangan, atau G'', adalah bagian "imajiner" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen kental ini menunjukkan respons seperti cairan, atau di luar fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus kehilangan E'' dan puncak pada kurva tanδ semuanya sesuai dengan suhu transisi gelas, Tg, dari bahan karet ini (melalui penerapan konvensi evaluasi masing-masing).
dengan Dilatometri (DIL)/ Analisis Termomekanik (TMA)
(misalnya, ASTM E831)
Dalam dilatometer (DIL) dan penganalisis termomekanik (TMA, keduanya dijelaskan dalam ASTM E 473 - 11a), transisi kaca sesuai dengan infleksi dalam perubahan dimensi (mis., ASTM E1545. Hal ini dicatat sebagai awal ketegaran yang diekstrapolasi dalam kurva DIL/TMA eksperimental dan ditampilkan sebagai fungsi suhu. Agar definisi ini dapat direproduksi, seseorang harus menentukan laju pendinginan atau pemanasan. Misalnya, ASTM E1545 menjelaskan penentuan transisi kaca melalui TMA.
Aplikasi
Penentuan Transisi Kaca dengan cara Dilatometri
Pengukuran DIL pada bahan karet alam antara -120°C dan 20°C dengan laju pemanasan 3 K/menit dalam atmosfer helium. panjang sampel 2 mm. Suhu awal yang diekstrapolasi sebesar -62°C sesuai dengan transisi gelas (Tg). Pada bahan amorf seperti karet, ini adalah transisi yang dapat dibalik. Bahan berubah dari keadaan keras dan relatif rapuh menjadi lunak atau kenyal.