A polimerek üvegesedési átmeneti hőmérsékletét Tg, olvadási hőmérsékletét Tm és viszkózus folyási hőmérsékletét Tf befolyásoló tényezők

A polimerek üvegesedési hőmérséklete (Tg), olvadási hőmérséklete (Tm) (kristályos polimerek) és viszkózus folyási hőmérséklete (Tf) (nem kristályos polimerek) fontos hőmérsékleti paraméterek, amelyek közül a Tg a polimer használati hőmérsékletét, a Tm és a Tf pedig a polimer feldolgozási hőmérsékletét határozza meg. Bár sok tényező befolyásolja a polimerek Tg, Tm és Tf értékeit, de általában kettő, az egyik az oligomerek szerkezetének és tulajdonságainak hatása, a másik pedig egyéb tényezők hatása. Először is, a polimerlánc szerkezetének hatása. Bármilyen láncszerkezeti tényező, amely növeli a lánc merevségét, növelheti a Tg, Tm és Tf értékeket, bármilyen lánc rugalmasság, amely növeli a láncszerkezeti tényezőket, csökkentheti a Tg, Tm és Tf értékeket. Ha a főláncba merev csoportokat, például fenilcsoportot, bifenilcsoportot és konjugált kettős kötést viszünk be, a lánc merevsége megnő, és a Tg, Tm és Tf mind nő; ha a főláncba éterkötést és izolált kettős kötést viszünk be, a lánc rugalmas lesz, és a Tg, Tm és Tf mind csökken; ha az oldallánc egy merev csoport, a lánc rugalmassága csökken, ahogy az oldallánc térfogata nő, és a Tg, Tm és Tf mind nőni fog; ha az oldallánc egy rugalmas csoport vagy egy rugalmas lánc, minél nagyobb az oldallánc, annál jobb a rugalmasság, annál jobb az egész molekulalánc rugalmassága, a Tg, Tm és Tf csökken. Másodszor, a molekulák közötti erők. A poláros polimerek esetében a molekulalánc poláros csoportjai között erős kölcsönhatás van, a molekulák közötti erő erős, és a Tg, Tm és Tf értékek nagyobbak, mint a nem poláros polimerek megfelelő értékei; a Tg, Tm és Tf értékek pedig a molekulák közötti erő növekedésével nőnek. Harmadszor, a molekulatömeg. Mivel a Tm a kristályosodással függ össze, a molekulatömeg általában kevéssé befolyásolja a Tm-t, és a Tg és a Tf egyaránt nő a molekulatömeg növekedésével. A Tg esetében ez a tendencia szembetűnőbb, ha a molekulatömeg alacsony, míg a Tg változása rendkívül lassú, ha a molekulatömeg bizonyos mértékig növekszik. A molekulatömeg hatása a Tf-re sokkal jelentősebb, mint a Tg-re. Ennek az az oka, hogy a molekulatömeg Tg-re gyakorolt hatása a láncvéghatásnak tulajdonítható, amely csak akkor tudja kifejteni hatását, ha a rendszerben a láncvégtartalom viszonylag magas, azaz a molekulatömeg viszonylag alacsony; miután a molekulatömeg bizonyos mértékig magas, és a láncvég súlya kicsi vagy szinte elhanyagolható, a Tg-re gyakorolt hatása nem lesz nyilvánvaló. A teljes lánc mozgása az összes láncszegmens összehangolt mozgásával valósul meg. Minél nagyobb a molekulatömeg, annál több láncszegmensre van szükség a teljes lánc mozgásának eléréséhez, és annál nagyobb súrlódási erőt kell leküzdeni a mozgás során, és a Tf emelkedni fog. Ezért a Tf érték erősen függ a molekulatömegtől. A következőkben a külső tényezők hatásait mutatjuk be a polimerek Tg, Tm és Tf értékeire. Negyedszer, kis molekulákban oldódó adalékanyagok. Polimer formázási folyamat, néha lágyítószerek vagy más oldható adalékanyagok hozzáadása az összetevőkhöz. A polimerek esetében ezek a kis molekulák a hígítókkal egyenértékűek, alacsonyabbá teszik a polimer Tg, Tm és Tf értékét. V. Külső erők. Az egyirányú külső erőnek hajtó hatása van a láncszegmensekre, így a külső erő növelésével a Tg és a Tf csökkenhet. A külső erő kiterjedése pedig szintén elősegíti a molekulák mozgását a külső erő irányába, ami szintén csökkentheti a Tf-et. A nyomás növekedése csökkenti a szabad térfogatot, és növeli a Tg és a Tf értékét. A külső erő hatása a Tm-re a következő: amikor a polimer a húzóerő hatására kristályosodik, a kristályosodási képesség megnő, ami javítja a kristályosságot és emeli a kristályosodás olvadáspontját is, azaz a Tm megnő; a nyomás alatti kristályosodás növelheti az ostya vastagságát, így a kristály tökéletességét, ami szintén a Tm növekedését eredményezi. VI. Vizsgálati arány. Ez a hőmérsékleti vizsgálati szempont alapján kapott vizsgálati érték nagyságát jelenti. Mivel a polimerláncok mozgása relaxációs folyamat és időfüggő, a Tg vizsgálati érték és a kísérleti időskála között kapcsolat áll fenn: a hőmérsékletnövekedés ütemének vagy a dinamikus kísérletek gyakoriságának növelése növeli a Tg értéket. Ugyanez igaz a Tf-re is, míg a Tm-re éppen ellenkezőleg. A Tm érték vizsgálatakor, ha a hőmérsékletet lassan növeljük, a tökéletlen szemcsék először megolvadhatnak, majd valamivel magasabb hőmérsékleten tökéletesebb és stabilabb kristályokká kristályosodhatnak át. Az utoljára mért "olvadáspont" az a hőmérséklet, amelyen az összes tökéletesebb kristály megolvad, és magasabb, mint a gyors hőmérsékletemelkedésnél mért érték.