Facteurs affectant la température de transition vitreuse Tg, la température de fusion Tm et la température d'écoulement visqueux Tf des polymères

La température de transition vitreuse (Tg), la température de fusion (Tm) (polymères cristallins) et la température d'écoulement visqueux (Tf) (polymères non cristallins) des polymères sont des paramètres de température importants, Tg déterminant la température de service du polymère et Tm et Tf déterminant la température de traitement du polymère. Bien qu'il existe de nombreux facteurs qui affectent les valeurs Tg, Tm et Tf des polymères, il en existe généralement deux, l'un étant l'influence de la structure et des propriétés des oligomères, et l'autre l'influence d'autres facteurs. Premièrement, l'impact de la structure de la chaîne polymère. Tout facteur de structure de la chaîne qui augmente la rigidité de la chaîne peut faire augmenter les valeurs Tg, Tm et Tf, toute flexibilité de la chaîne qui augmente les facteurs de structure de la chaîne peut faire diminuer les valeurs Tg, Tm et Tf. Lorsque des groupes rigides tels que le groupe phényle, le groupe biphényle et la double liaison conjuguée sont introduits dans la chaîne principale, la rigidité de la chaîne augmente, et Tg, Tm et Tf augmentent tous ; lorsque la liaison éther et la double liaison isolée sont introduites dans la chaîne principale, la chaîne devient flexible, et Tg, Tm et Tf diminuent tous ; lorsque la chaîne latérale est un groupe rigide, la flexibilité de la chaîne diminue à mesure que le volume du groupe latéral augmente, et Tg, Tm et Tf augmentent tous ; lorsque la chaîne latérale est un groupe flexible ou une chaîne flexible, plus la chaîne latérale est importante, meilleure est la flexibilité, meilleure est la flexibilité de l'ensemble de la chaîne moléculaire, Tg, Tm et Tf diminuent. Deuxièmement, les forces intermoléculaires. Pour les polymères polaires, il y a une forte interaction entre les groupes polaires sur la chaîne moléculaire, et la force intermoléculaire est forte, et les valeurs de Tg, Tm et Tf sont plus grandes que les valeurs correspondantes des polymères non polaires ; et les valeurs de Tg, Tm et Tf augmentent avec l'augmentation de la force intermoléculaire. Troisièmement, le poids moléculaire. Comme Tm est lié à la cristallisation, en général, le poids moléculaire a peu d'effet sur Tm, et tant Tg que Tf augmentent avec l'augmentation du poids moléculaire. Pour Tg, cette tendance est plus évidente lorsque le poids moléculaire est faible, tandis que le changement de Tg est extrêmement lent lorsque le poids moléculaire augmente jusqu'à un certain degré. L'effet de la masse moléculaire sur Tf est beaucoup plus important que celui sur Tg. En effet, l'effet de la masse moléculaire sur Tg est attribué à l'effet d'extrémité de chaîne, qui ne peut se manifester que lorsque la teneur en extrémité de chaîne dans le système est relativement élevée, c'est-à-dire lorsque la masse moléculaire est relativement faible ; lorsque la masse moléculaire est élevée dans une certaine mesure et que le poids de l'extrémité de chaîne est faible, voire négligeable, son effet sur Tg n'est pas évident. Le mouvement de l'ensemble de la chaîne est obtenu par le mouvement coordonné de tous les segments de la chaîne. Plus le poids moléculaire est élevé, plus il faut de segments de chaîne pour réaliser le mouvement de l'ensemble de la chaîne, et plus la force de frottement doit être surmontée pendant le mouvement, et le Tf augmentera. Par conséquent, la valeur du Tf dépend fortement du poids moléculaire. Les effets des facteurs externes sur les valeurs Tg, Tm et Tf des polymères sont décrits ci-dessous. Quatrièmement, les additifs solubles à petites molécules. Le procédé de moulage des polymères permet parfois d'ajouter des plastifiants ou d'autres additifs solubles dans les ingrédients. Pour les polymères, ces petites molécules sont équivalentes à des diluants, elles vont permettre d'abaisser les Tg, Tm et Tf du polymère. V. Les forces extérieures. La force externe unidirectionnelle a un effet d'entraînement sur les segments de la chaîne, de sorte qu'une augmentation de la force externe peut abaisser les Tg et Tf. L'extension de la force externe favorise également le mouvement des molécules dans la direction de la force externe, ce qui peut également réduire le Tf. L'augmentation de la pression réduit le volume libre et augmente Tg et Tf. L'effet de la force externe sur Tm est le suivant : lorsque le polymère est cristallisé sous l'action d'une force de traction, la capacité de cristallisation est accrue, ce qui améliore la cristallinité et augmente également le point de fusion de la cristallisation, c'est-à-dire que Tm augmente ; la cristallisation sous pression peut augmenter l'épaisseur de la plaquette, augmentant ainsi la perfection du cristal, ce qui fait également augmenter Tm. VI. Taux d'essai. Il s'agit de l'ampleur de la valeur d'essai obtenue à partir de l'aspect de l'essai de température. Étant donné que le mouvement des chaînes de polymères est un processus de relaxation qui dépend du temps, il existe une relation entre la valeur du test Tg et l'échelle de temps expérimentale : l'augmentation du taux d'augmentation de la température ou de la fréquence des expériences dynamiques augmentera le Tg. Il en va de même pour Tf, alors que l'inverse est vrai pour Tm. Lors du test de la valeur Tm, si la température est augmentée lentement, les grains imparfaits peuvent d'abord être fondus, puis recristallisés en cristaux plus parfaits et plus stables à une température légèrement plus élevée. Le dernier "point de fusion" mesuré est la température à laquelle tous les cristaux plus parfaits fondent, et il est plus élevé que la valeur mesurée lors d'une augmentation rapide de la température.