Glosar
Temperatura de tranziție a sticlei
Tranziția vitroasă este una dintre cele mai importante proprietăți ale materialelor amorfe și semicristaline, de exemplu, sticle anorganice, metale amorfe, polimeri, produse farmaceutice și ingrediente alimentare etc., și descrie regiunea de temperatură în care proprietățile mecanice ale materialelor trec de la duritate și fragilitate la moliciune, deformabilitate sau cauciuc.
Mulți polimeri, de exemplu termoplasticele, termorezistenții, cauciucurile etc. sunt de obicei compuși din structuri amorfe și cristaline. Aceasta înseamnă că mulți polimeri prezintă atât o temperatură de tranziție vitroasă, Tg, cât și o Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). temperatură de topire. Temperatura de tranziție vitroasă (Tg) este mai mică decât temperatura de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire a unui material cristalin.
- Determinarea temperaturii de tranziție vitroasă cu ajutorul calorimetriei diferențiale cu baleiaj (DSC)
- Determinarea temperaturii de tranziție vitroasă prin intermediul analizei mecanice dinamice (DMA)
- Determinarea temperaturii de tranziție vitroasă cu ajutorul dilatometriei (DIL)/analizei termomecanice (TMA)
Aveți întrebări?
Produse adecvate pentru măsurarea dvs
Temperatura de tranziție a sticlei pentru identificarea materialelor
Determinarea temperaturii de tranziție vitroasă este un instrument pentru identificarea materialelor. Temperatura de tranziție vitroasă (Tg) determină, de asemenea, domeniul de aplicare al unui material. De exemplu, o anvelopă de cauciuc (mașină) este moale și ductilă deoarece, la temperaturi normale de funcționare, se află cu mult peste temperatura sa de tranziție vitroasă. Dacă temperatura sa de tranziție vitroasă ar fi mai mare decât temperatura sa de funcționare, nu ar avea flexibilitatea necesară pentru a se agăța de pavaj.
Alți polimeri funcționează sub temperatura lor de tranziție vitroasă, de exemplu, un mâner din plastic rigid. Dacă mânerul din plastic ar avea o temperatură de tranziție vitroasă sub temperatura sa de funcționare, ar fi prea flexibil.
Determinarea temperaturii de tranziție vitroasă prin diferite metode termoanalitice
prin calorimetrie cu scanare diferențială (DSC)
(de exemplu, ASTM E1356)
În măsurătorile DSC, tranziția vitroasă poate fi observată printr-o treaptă în linia de bază a curbei de măsurare (Fig.1). Aceasta este caracterizată de temperatura sa de debut, de mijloc, de inflexiune și de sfârșit. Înălțimea treptei corespunde ΔCapacitate termică specifică (cp)Capacitatea termică este o mărime fizică specifică materialului, determinată de cantitatea de căldură furnizată specimenului, împărțită la creșterea de temperatură rezultată. Capacitatea termică specifică este raportată la o unitate de masă a specimenului.cp și este dată în J/(g⋅K). Procedura de evaluare este descrisă, de exemplu, în ASTM E1356-08. DSC poate fi utilizat pentru solide, pulberi și lichide.
Ce este mai exact temperatura de tranziție a sticlei
Temperatura de tranziție vitroasă, Tg, a unui material caracterizează intervalul de temperatură în care are loc această tranziție vitroasă. Aceasta este întotdeauna mai mică decât temperatura de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire a stării cristaline a materialului (dacă există una). În intervalul de temperatură al tranziției vitroase, polimerii trec de la o stare dură și rigidă la o stare mai flexibilă și suplă. Tg apare într-un interval de temperatură peste care mobilitatea lanțurilor polimerice crește semnificativ.
Termoplasticele precum polistirenul (PS) și poli(metacrilatul de metil) (PMMA) sunt utilizate de obicei sub temperatura lor de tranziție vitroasă, adică în stare sticloasă.
Elastomerii precum poliizoprenul și cauciucul butadienic (BR) sunt utilizați peste Tg, unde sunt moi și flexibili.
Aplicație
Investigarea influenței umezelii asupra temperaturii de tranziție vitroasă a sorbitolului
Sorbitolul este utilizat ca înlocuitor al zahărului în multe dulciuri, produse dietetice și medicamente. O proporție de 10% apă în sorbitol determină o scădere a temperaturii de tranziție vitroasă de aproximativ 24 K (temperaturi medii) în raport cu sorbitolul anhidru. Ambele probe rămân complet amorfe după răcirea rapidă din starea topită (care a avut loc înainte de etapa de încălzire afișată).
Măsurătorile au fost efectuate la o rată de încălzire de 10 K/min în atmosferă de azot. Cuvele etanșe pentru probe din aluminiu au fost închise cu un capac găurit. Masa probelor a fost de aproximativ 12 mg ± 1 mg.
prin analiză mecanică dinamică (DMA)
(de exemplu, ASTM 1640)
Tehnica DMA (de exemplu, ASTM E1640-09) este o tehnică foarte sensibilă pentru determinarea temperaturii de tranziție vitroasă (de exemplu, 1640-94). Aceasta oferă o procedură alternativă pentru determinarea tranziției vitroase la utilizarea calorimetriei diferențiale cu baleiaj (DSC) (ISO 11357-2). În măsurătorile DMA, Tg poate fi observat în debutul extrapolat al variației sigmoidale a modulului de stocare E', în vârful modulului de pierdere E'' și în vârful tanδ.
DMA poate fi utilizat pentru polimeri nearmați și încărcați, spume, cauciucuri, adezivi și materiale plastice/ compozite ranforsate cu fibre. Diferite moduri (de exemplu, flexie, compresie, tensiune) de analiză mecanică dinamică pot fi aplicate, după caz, la forma materialului sursă.
Aplicație
Tranziția vitroasă a unui cauciuc
Analiza mecanică dinamică (DMA) înregistrează proprietățile viscoelastice ale unui material în funcție de temperatură (rigiditatea, E' și modulul de pierdere, E'', măsura pentru energia de oscilație) și determină modulul său de elasticitate și valorile de amortizare (tanδ) prin aplicarea unei forțe de oscilație asupra probei.
Temperatura de tranziție vitroasă, Tg, a unui cauciuc acrilonitril butadienic hidrogenat (HNBR) a fost determinată în modul tensiune prin intermediul analizei mecanice dinamice, DMA. Măsurarea a fost efectuată la o rată de încălzire de 2 K/min, o frecvență de 1 Hz și o amplitudine de ±20µm în intervalul de temperatură cuprins între -90°C și 40°C. Începutul extrapolat determinat în Elasticitate și modul de elasticitateElasticitatea cauciucului sau elasticitatea entropică descrie rezistența oricărui sistem de cauciuc sau elastomer la o deformare sau tensiune aplicată din exterior. modulul de stocare E', vârful în modulul de pierdere E'' și vârful în curba tanδ corespund temperaturii de tranziție vitroasă, Tg, a acestui material din cauciuc (prin aplicarea convențiilor de evaluare respective).
prin dilatometrie (DIL)/analiză termomecanică (TMA)
(de exemplu, ASTM E831)
În dilatometru (DIL) și analizoare termomecanice (TMA, ambele descrise în ASTM E 473 - 11a), tranziția vitroasă corespunde inflexiunii în schimbarea dimensională (de exemplu, ASTM E1545. Aceasta este înregistrată ca începutul extrapolat al încovoierii în curba experimentală DIL/TMA și este afișată în funcție de temperatură. Pentru ca această definiție să fie reproductibilă, trebuie specificată viteza de răcire sau de încălzire. De exemplu, ASTM E1545 descrie determinarea tranziției vitroase cu ajutorul TMA.
Aplicație
Determinarea tranziției vitroase cu ajutorul dilatometriei
Măsurarea DIL pe un material din cauciuc natural între -120°C și 20°C la o rată de încălzire de 3 K/min în atmosferă de heliu. lungimea probei a fost de 2 mm. Temperatura de debut extrapolată de -62°C corespunde tranziției vitroase (Tg). În cazul materialelor amorfe, cum ar fi cauciucul, aceasta este o tranziție reversibilă. Materialul trece de la o stare dură și relativ fragilă la o stare moale sau cauciucată.