Hauptunterschied – Glasübergangstemperatur vs. Schmelztemperatur
Die Untersuchung der thermischen Eigenschaften von Elastomeren ist unerlässlich, um ihre endgültigen Anwendungs- und Herstellungsprozessparameter zu bestimmen. Die thermischen Eigenschaften von Elastomeren können anhand verschiedener Prüfparameter wie Übergangstemperaturen, nutzbarer Temperaturbereich, Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit, Temperaturabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften und linearer Wärmeausdehnungskoeffizient untersucht werden. Es gibt zwei Arten von Temperaturparametern, die unter Übergangstemperaturen fallen, nämlich die Glasübergangstemperatur (Tg) und die Schmelztemperatur (Tm). In der Polymerindustrie werden diese Temperaturen zur Identifizierung von Materialien und deren Qualitätsparametern verwendet. Die Übergangstemperatur von Polymeren kann mit fortschrittlichen Instrumenten wie dynamisch-mechanischen Analysatoren (DMA) und Differential-Scanning-Kalorimetern (DSC) sehr genau bestimmt werden. Bei der Glasübergangstemperatur tritt in den amorphen Bereichen des Polymers aufgrund einer Temperaturänderung eine reversible Phasenänderung von viskos nach glasig oder umgekehrt auf, während bei Schmelztemperatur die kristallinen oder halbkristallinen Bereiche eines Polymers zu a wechseln feste amorphe Phase. Dies ist der Hauptunterschied zwischen der Glasübergangstemperatur und der Schmelztemperatur.
Was ist die Glasübergangstemperatur?
Die Glasübergangstemperatur ist die Temperatur, bei der ein zähflüssiger oder gummiartiger Zustand eines amorphen oder teilkristallinen Polymers in einen spröden, glasartigen Zustand übergeht. Dies ist ein reversibler Übergang. Unterhalb der Glasübergangstemperaturen sind Polymere hart und steif wie Glas. Oberhalb der Glasübergangstemperatur zeigen Polymere viskose oder gummiartige Eigenschaften mit geringerer Steifigkeit. Der Glasübergang ist eine Reaktion zweiter Ordnung, da sich die Derivate ändern. Die Änderungen im Polymer oben und unten treten aufgrund der Molekularbewegung aufgrund von Energieänderungen auf. Diese Temperatur wird stark von der Struktur der Moleküle beeinflusst. Darüber hinaus hängt es auch von der Häufigkeit der zyklischen Verformung, der Wirkung von Mischungsbestandteilen wie Weichmachern, Füllstoffen usw. und der Temperaturänderungsgeschwindigkeit ab.
Abbildung 01: Dichte bei Temperatur
Experimentellen Beobachtungen zufolge beträgt die Glasübergangstemperatur in einem symmetrischen Polymer die Hälfte seiner Schmelztemperatur, während in einem unsymmetrischen Polymer die Glasübergangstemperatur 2/3 seines Schmelzwerts beträgt (in Grad Kelvin). Diese Beziehungen sind jedoch nicht universell und weisen bei vielen Polymeren Abweichungen auf. Der Glasübergang ist wichtig, um den Arbeitsbereich des Polymers zu bestimmen, die Flexibilität und die Art der Reaktion auf mechanische Beanspruchung zu bewerten.
Was ist die Schmelztemperatur?
Schmelzen ist ein weiterer wichtiger Parameter thermischer Übergänge in Polymeren. Normalerweise ist die Schmelztemperatur die Temperatur, bei der ein Phasenübergang auftritt; B. fest zu flüssig oder flüssig zu gasförmig.
Abbildung 02: Schmelzen
Bei Polymeren ist die Schmelztemperatur jedoch eine Temperatur, bei der ein Übergang von einer kristallinen oder teilkristallinen Phase in eine feste amorphe Phase stattfindet. Schmelzen ist eine endotherme Reaktion erster Ordnung. Die Schmelzenthalpie des Polymers kann zur Berechnung des Kristallinitätsgrades verwendet werden, vorausgesetzt, dass die Schmelzenthalpie von 100 % des gleichen Polymers bekannt ist. Die Kenntnis der Schmelztemperatur ist ebenfalls sehr wichtig, da sie Aufschluss über den Arbeitsbereich eines Polymers gibt.
Was ist der Unterschied zwischen Glasübergangstemperatur und Schmelztemperatur?
Glasübergangstemperatur vs. Schmelztemperatur |
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| Die Glasübergangstemperatur ist die Temperatur, bei der ein viskoser oder gummiartiger Zustand eines amorphen oder teilkristallinen Polymers in einen spröden, glasartigen Zustand übergeht. | Die Glasübergangstemperatur ist die Temperatur, bei der ein viskoser oder gummiartiger Zustand eines amorphen oder teilkristallinen Polymers in einen spröden, glasartigen Zustand übergeht. |
| Reaktionsordnung | |
| Der Glasübergang ist eine Reaktion zweiter Ordnung. | Schmelzen ist eine Reaktion erster Ordnung. |
| Über Tg oder Tm | |
| Amorphe Bereiche werden gummiartig, weniger steif und nicht spröde | Kristalline Bereiche verwandeln sich in feste amorphe Bereiche. |
| Unter Tg oder Tm | |
| Amorphe Bereiche werden glasig, starr und spröde. | Stabile kristalline Regionen |
| Beziehung (nach experimentellen Beobachtungen) | |
| Tg=1/2 Tm (für symmetrische Polymere) | Tg=2/3 Tm (für unsymmetrische Polymere) |
Zusammenfassung – Glasübergangstemperatur vs. Schmelztemperatur
Sowohl die Glasübergangs- als auch die Schmelztemperatur sind sehr wichtige thermische Übergangseigenschaften von Polymeren. Oberhalb der Glasübergangstemperatur haben Polymere gummiartige Eigenschaften, während sie unterhalb dieser Temperatur Glaseigenschaften haben. Glasübergang tritt in amorphen Polymeren auf. Schmelzen ist die Phasenänderung von kristallin zu fest amorph. Die Schmelztemperatur ist wichtig, um den Kristallinitätsgrad zu berechnen. Beide Temperaturwerte sind äußerst nützlich, um die Qualität und den Arbeitsbereich von Polymeren zu bestimmen.
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