Sözlük
Cam Geçiş Sıcaklığı
Camsı geçiş, inorganik camlar, amorf metaller, polimerler, farmasötikler ve gıda bileşenleri gibi amorf ve yarı kristal malzemelerin en önemli özelliklerinden biridir ve malzemelerin mekanik özelliklerinin sert ve kırılganlıktan daha yumuşak, deforme olabilir veya kauçuksu hale dönüştüğü sıcaklık bölgesini tanımlar.
Birçok polimer, örneğin termoplastikler, termosetler, kauçuklar vb. genellikle hem amorf hem de kristal yapılardan oluşur. Bu, birçok polimerin hem bir camsı geçiş sıcaklığı (Tg) hem de birErime Sıcaklıkları ve EntalpileriGizli ısı olarak da bilinen bir maddenin füzyon entalpisi, bir maddeyi katı halden sıvı hale dönüştürmek için gerekli olan enerji girdisinin, tipik olarak ısının bir ölçüsüdür. Bir maddenin erime noktası, katı (kristal) halden sıvı (izotropik eriyik) hale geçtiği sıcaklıktır. erime sıcaklığı sergilediği anlamına gelir. Camsı geçiş sıcaklığı (Tg), kristal bir malzemeninErime Sıcaklıkları ve EntalpileriGizli ısı olarak da bilinen bir maddenin füzyon entalpisi, bir maddeyi katı halden sıvı hale dönüştürmek için gerekli olan enerji girdisinin, tipik olarak ısının bir ölçüsüdür. Bir maddenin erime noktası, katı (kristal) halden sıvı (izotropik eriyik) hale geçtiği sıcaklıktır. erime sıcaklığından daha düşüktür.
Herhangi bir sorunuz var mı?
Ölçümünüz için uygun ürünler
Malzeme Tanımlama için Cam Geçiş Sıcaklığı
Camsı geçiş sıcaklığının belirlenmesi, malzemenin tanımlanması için bir araçtır. Camsı geçiş sıcaklığı (Tg) aynı zamanda bir malzemenin uygulama alanını da belirler. Örneğin, kauçuk bir lastik (araba) yumuşak ve sünektir çünkü normal çalışma sıcaklıklarında camsı geçiş sıcaklığının oldukça üzerindedir. Camsı geçiş sıcaklığı çalışma sıcaklığından daha yüksek olsaydı, kaldırımı kavramak için gereken esnekliğe sahip olmazdı.
Diğer polimerler camsı geçiş sıcaklığının altında çalışır, örneğin sert bir plastik sap. Plastik sapın camsı geçiş sıcaklığı çalışma sıcaklığının altında olsaydı çok esnek olurdu.
Farklı termoanalitik yöntemlerle camsı geçiş sıcaklığının belirlenmesi
diferansiyel Tarama Kalorimetresi (DSC) ile
(örneğin, ASTM E1356)
DSC ölçümlerinde camsı geçiş, ölçüm eğrisinin taban çizgisindeki bir adımla gözlemlenebilir (Şekil 1). Başlangıç, orta nokta, bükülme ve bitiş sıcaklığı ile karakterize edilir. Basamak yüksekliği ΔÖzgül Isı Kapasitesi (cp)Isı kapasitesi, numuneye verilen ısı miktarının ortaya çıkan sıcaklık artışına bölünmesiyle belirlenen, malzemeye özgü fiziksel bir niceliktir. Özgül ısı kapasitesi, numunenin birim kütlesiyle ilişkilidir.cp 'ye karşılık gelir ve J/(g⋅K) cinsinden verilir. Değerlendirme prosedürü örneğin ASTM E1356-08'de açıklanmaktadır. DSC katılar, tozlar ve sıvılar için kullanılabilir.
Cam Geçiş Sıcaklığı tam olarak nedir?
Bir malzemenin camsı geçiş sıcaklığı, Tg, bu camsı geçişin gerçekleştiği sıcaklık aralığını karakterize eder. Her zaman malzemenin kristal halininErime Sıcaklıkları ve EntalpileriGizli ısı olarak da bilinen bir maddenin füzyon entalpisi, bir maddeyi katı halden sıvı hale dönüştürmek için gerekli olan enerji girdisinin, tipik olarak ısının bir ölçüsüdür. Bir maddenin erime noktası, katı (kristal) halden sıvı (izotropik eriyik) hale geçtiği sıcaklıktır. erime sıcaklığından daha düşüktür (eğer varsa). Camsı geçişin sıcaklık aralığında, polimerler sert ve katı bir durumdan daha esnek ve esnek bir duruma geçer. Tg, polimer zincirlerinin hareketliliğinin önemli ölçüde arttığı bir sıcaklık aralığında meydana gelir.
Polistiren (PS) ve poli(metil metakrilat) (PMMA) gibi termoplastikler genellikle camsı geçiş sıcaklıklarının altında, yani camsı hallerinde kullanılır.
Poliizopren ve bütadien kauçuk (BR) gibi elastomerler, yumuşak ve esnek oldukları Tg değerlerinin üzerinde kullanılır.
Uygulama
Nemin Sorbitolün Camsı Geçiş Sıcaklığı Üzerindeki Etkisinin Araştırılması
Sorbitol birçok tatlıda, diyet ürünlerinde ve ilaçlarda şeker yerine kullanılır. Sorbitoldeki %10'luk su oranı, susuz sorbitole göre camsı geçiş sıcaklığında yaklaşık 24 K'lik (orta sıcaklıklar) bir düşüşe neden olur. Her iki numune de erimiş halden hızlı soğutma sonrasında (görüntülenen ısıtma adımından önce gerçekleşmiştir) tamamen amorf kalmaktadır.
Ölçümler azot atmosferinde 10 K/dak ısıtma hızında gerçekleştirilmiştir. Alüminyumdan yapılmış sızdırmaz numune kapları delikli bir kapakla kapatılmıştır. Numune kütleleri yaklaşık 12 mg ± 1 mg'dır.
dinamik mekanik analiz (DMA) ile
(örn. ASTM 1640)
DMA tekniği (örn. ASTM E1640-09) camsı geçiş sıcaklığının (örn. 1640-94) belirlenmesi için çok hassas bir tekniktir. Camsı geçişin belirlenmesinde diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) (ISO 11357-2) kullanımına alternatif bir prosedür sağlar. DMA ölçümlerinde Tg, E' Elastikiyet ve Elastikiyet ModülüKauçuk esnekliği veya entropi esnekliği, herhangi bir kauçuk veya elastomer sistemin dışarıdan uygulanan bir deformasyon veya gerilmeye karşı direncini tanımlar. depolama modülündeki sigmoidal değişimin ekstrapole edilmiş başlangıcında, E'' Viskoz modülKarmaşık modül (viskoz bileşen), kayıp modülü veya G'', numunelerin genel karmaşık modülünün "hayali" kısmıdır. Bu viskoz bileşen, ölçüm yapılan numunenin sıvı benzeri veya faz dışı tepkisini gösterir. kayıp modülünün zirvesinde ve tanδ'nın zirvesinde gözlemlenebilir.
DMA takviyesiz ve dolgulu polimerler, köpükler, kauçuklar, yapıştırıcılar ve elyaf takviyeli plastikler/kompozitler için kullanılabilir. Dinamik mekanik analizin farklı modları (örneğin eğilme, sıkıştırma, çekme), kaynak malzemenin formuna uygun olarak uygulanabilir.
Uygulama
Bir Kauçuğun Camsı Geçişi
Dinamik Mekanik Analiz (DMA), bir malzemenin sıcaklığa bağlı visko-elastik özelliklerini (sertlik, E' ve kayıp modülü, E'', salınım enerjisi ölçüsü) kaydeder ve numuneye salınım kuvveti uygulayarak elastikiyet modülünü ve sönümleme değerlerini (tanδ) belirler.
Hidrojene akrilonitril bütadien kauçuğun (HNBR) camsı geçiş sıcaklığı, Tg, dinamik mekanik analiz, DMA aracılığıyla gerilim modunda belirlenmiştir. Ölçüm, -90°C ile 40°C arasındaki sıcaklık aralığında 2 K/dak ısıtma hızında, 1 Hz frekansta ve ±20µm genlikte gerçekleştirilmiştir. E' Elastikiyet ve Elastikiyet ModülüKauçuk esnekliği veya entropi esnekliği, herhangi bir kauçuk veya elastomer sistemin dışarıdan uygulanan bir deformasyon veya gerilmeye karşı direncini tanımlar. depolama modülünde belirlenen ekstrapole edilmiş başlangıç, E'' Viskoz modülKarmaşık modül (viskoz bileşen), kayıp modülü veya G'', numunelerin genel karmaşık modülünün "hayali" kısmıdır. Bu viskoz bileşen, ölçüm yapılan numunenin sıvı benzeri veya faz dışı tepkisini gösterir. kayıp modülündeki tepe noktası ve tanδ eğrisindeki tepe noktası, bu kauçuk malzemenin camsı geçiş sıcaklığı olan Tg'ye karşılık gelmektedir (ilgili değerlendirme kurallarının uygulanması yoluyla).
dilatometri (DIL)/ Termomekanik Analiz (TMA) ile
(örn. ASTM E831)
Dilatometre (DIL) ve termomekanik analizörlerde (TMA, her ikisi de ASTM E 473 - 11a'da tanımlanmıştır), cam geçişi boyutsal değişimdeki bükülmeye karşılık gelir (örn. ASTM E1545. Deneysel DIL/TMA eğrisinde ekstrapole edilmiş bükülme başlangıcı olarak kaydedilir ve sıcaklığın bir fonksiyonu olarak gösterilir. Bu tanımı tekrarlanabilir kılmak için soğutma veya ısıtma hızı belirtilmelidir. Örneğin, ASTM E1545, TMA aracılığıyla camsı geçişin belirlenmesini açıklamaktadır.
Uygulama
Dilatometri ile Camsı Geçişin Belirlenmesi
Helyum atmosferinde 3 K/dak ısıtma hızında -120°C ile 20°C arasında doğal kauçuk malzeme üzerinde DIL ölçümü. numune uzunluğu 2 mm'dir. Tahmin edilen -62°C başlangıç sıcaklığı camsı geçişe (Tg) karşılık gelmektedir. Kauçuk gibi amorf malzemelerde bu, tersine çevrilebilir bir geçiştir. Malzeme sert ve nispeten kırılgan bir durumdan yumuşak veya kauçuksu bir duruma dönüşür.