คำจำกัดความของอุณหภูมิเปลี่ยนผ่านแก้ว
อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว (Tg) คืออุณหภูมิที่พอลิเมอร์เปลี่ยนจากสถานะยืดหยุ่นไปเป็นสถานะแก้ว หมายถึงอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของพอลิเมอร์อสัณฐาน (รวมถึงส่วนที่ไม่เป็นผลึกในพอลิเมอร์ผลึก) จากสถานะแก้วไปเป็นสถานะยืดหยุ่นสูง หรือจากสถานะแก้วไปเป็นสถานะแก้ว เป็นอุณหภูมิต่ำสุดที่ส่วนโมเลกุลขนาดใหญ่ของพอลิเมอร์อสัณฐานสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ โดยทั่วไปแสดงด้วย Tg อุณหภูมินี้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวิธีการวัดและเงื่อนไข
นี่เป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่สำคัญของพอลิเมอร์ เมื่ออุณหภูมิสูงกว่านี้ พอลิเมอร์จะมีความยืดหยุ่น และต่ำกว่าอุณหภูมินี้ พอลิเมอร์จะเปราะ ต้องพิจารณาถึงคุณสมบัตินี้เมื่อนำไปใช้เป็นพลาสติก ยาง เส้นใยสังเคราะห์ ฯลฯ ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วของโพลีไวนิลคลอไรด์อยู่ที่ 80°C อย่างไรก็ตาม อุณหภูมินี้ไม่ใช่ขีดจำกัดสูงสุดของอุณหภูมิใช้งานของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิใช้งานของยางต้องสูงกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว มิฉะนั้นยางจะสูญเสียความยืดหยุ่นสูง
เนื่องจากพอลิเมอร์ยังคงรักษาคุณสมบัติเดิมไว้ อิมัลชันจึงมีอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ความแข็งของฟิล์มเคลือบที่เกิดจากพอลิเมอร์อิมัลชัน อิมัลชันที่มีอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วสูงจะมีความแข็งสูง มีความเงางามสูง ทนต่อคราบสกปรกได้ดี และไม่ก่อให้เกิดมลภาวะได้ง่าย และมีคุณสมบัติเชิงกลอื่นๆ ที่ดีกว่า อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วและอุณหภูมิต่ำสุดในการสร้างฟิล์มก็สูงเช่นกัน ซึ่งทำให้การใช้งานที่อุณหภูมิต่ำมีปัญหาบางประการ ประเด็นนี้ขัดแย้งกัน และเมื่อพอลิเมอร์อิมัลชันมีอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วถึงจุดที่กำหนด คุณสมบัติหลายอย่างจะเปลี่ยนแปลงไป ดังนั้นจึงจำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วที่เหมาะสม สำหรับปูนมอร์ตาร์ที่ดัดแปลงด้วยพอลิเมอร์ ยิ่งอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วสูงเท่าใด ความแข็งแรงของปูนมอร์ตาร์ที่ดัดแปลงก็จะสูงขึ้นเท่านั้น ยิ่งอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วต่ำเท่าใด ประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำของปูนมอร์ตาร์ที่ดัดแปลงก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
การกำหนดอุณหภูมิการขึ้นรูปฟิล์มขั้นต่ำ
อุณหภูมิการขึ้นรูปฟิล์มขั้นต่ำเป็นสิ่งสำคัญตัวบ่งชี้ของปูนผสมแห้ง
MFFT หมายถึงอุณหภูมิต่ำสุดที่อนุภาคพอลิเมอร์ในอิมัลชันมีการเคลื่อนที่เพียงพอที่จะจับตัวกันเป็นฟิล์มต่อเนื่อง ในกระบวนการสร้างฟิล์มเคลือบต่อเนื่องของอิมัลชันพอลิเมอร์ อนุภาคพอลิเมอร์จะต้องเรียงตัวกันอย่างแน่นหนา ดังนั้น นอกจากการกระจายตัวที่ดีของอิมัลชันแล้ว สภาวะสำหรับการสร้างฟิล์มต่อเนื่องยังรวมถึงการเสียรูปของอนุภาคพอลิเมอร์ด้วย กล่าวคือ เมื่อแรงดันแคปิลลารีของน้ำสร้างแรงดันระหว่างอนุภาคทรงกลมในปริมาณมาก ยิ่งอนุภาคทรงกลมเรียงตัวกันแน่นมากเท่าไหร่ ความดันก็จะยิ่งเพิ่มขึ้นเท่านั้น
เมื่ออนุภาคสัมผัสกัน แรงดันที่เกิดจากการระเหยของน้ำจะบังคับให้อนุภาคถูกบีบและเสียรูปจนเกิดพันธะกันจนเกิดเป็นฟิล์มเคลือบ เห็นได้ชัดว่าสำหรับอิมัลชันที่มีสารที่ค่อนข้างแข็ง อนุภาคพอลิเมอร์ส่วนใหญ่เป็นเรซินเทอร์โมพลาสติก ยิ่งอุณหภูมิต่ำ ความแข็งก็จะยิ่งมากขึ้น และเสียรูปได้ยากขึ้น ดังนั้นจึงมีปัญหาเรื่องอุณหภูมิต่ำสุดที่ทำให้เกิดฟิล์มเคลือบ กล่าวคือ เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าระดับหนึ่ง หลังจากน้ำในอิมัลชันระเหย อนุภาคพอลิเมอร์จะยังคงอยู่ในสถานะแยกส่วนและไม่สามารถรวมตัวกันได้ ดังนั้น อิมัลชันจึงไม่สามารถเกิดการเคลือบที่สม่ำเสมอและต่อเนื่องได้เนื่องจากการระเหยของน้ำ และเมื่ออุณหภูมิสูงกว่านี้ เมื่อน้ำระเหย โมเลกุลในอนุภาคพอลิเมอร์แต่ละอนุภาคจะแทรกซึม แพร่กระจาย เสียรูป และรวมตัวกันเป็นฟิล์มโปร่งใสที่ต่อเนื่อง ขีดจำกัดอุณหภูมิต่ำสุดที่ฟิล์มสามารถก่อตัวได้นี้เรียกว่าอุณหภูมิต่ำสุดที่ทำให้เกิดฟิล์มเคลือบ
MFFT เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของอิมัลชันโพลิเมอร์และการใช้อิมัลชันในช่วงฤดูที่มีอุณหภูมิต่ำเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง การใช้มาตรการที่เหมาะสมสามารถทำให้อิมัลชันโพลิเมอร์มีอุณหภูมิต่ำสุดในการก่อตัวฟิล์มที่ตรงตามข้อกำหนดการใช้งาน ตัวอย่างเช่น การเติมสารพลาสติไซเซอร์ลงในอิมัลชันสามารถทำให้โพลิเมอร์อ่อนตัวลงและลดอุณหภูมิต่ำสุดในการก่อตัวฟิล์มของอิมัลชันลงได้อย่างมาก หรืออาจปรับอุณหภูมิต่ำสุดในการก่อตัวฟิล์มได้ อิมัลชันโพลิเมอร์ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจะใช้สารเติมแต่ง ฯลฯ
MFFT ของลองกูผงลาเท็กซ์แบบกระจายตัว VAEโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 0°C ถึง 10°C โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 5°C ที่อุณหภูมินี้ผงโพลิเมอร์นำเสนอฟิล์มที่ต่อเนื่อง ในทางตรงกันข้าม เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่านี้ ฟิล์มของผงพอลิเมอร์ที่กระจายตัวได้จะไม่ต่อเนื่องอีกต่อไปและจะแตก ดังนั้น อุณหภูมิการขึ้นรูปฟิล์มขั้นต่ำจึงเป็นตัวบ่งชี้ที่แสดงถึงอุณหภูมิการก่อสร้างของโครงการ โดยทั่วไป ยิ่งอุณหภูมิการขึ้นรูปฟิล์มขั้นต่ำต่ำลงเท่าใด ความสามารถในการขึ้นรูปก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
ความแตกต่างระหว่าง Tg และ MFFT
1. อุณหภูมิเปลี่ยนสถานะแก้ว คือ อุณหภูมิที่สารอ่อนตัวลง โดยทั่วไปหมายถึงอุณหภูมิที่พอลิเมอร์อสัณฐานเริ่มอ่อนตัวลง ซึ่งไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างของพอลิเมอร์เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับน้ำหนักโมเลกุลด้วย
2.จุดอ่อนตัว
ตามแรงเคลื่อนที่ที่แตกต่างกันของพอลิเมอร์ วัสดุพอลิเมอร์ส่วนใหญ่มักจะอยู่ในสถานะทางกายภาพ (หรือสถานะเชิงกล) สี่สถานะดังต่อไปนี้: สถานะแก้ว สถานะหนืดหยุ่น สถานะยืดหยุ่นสูง (สถานะยาง) และสถานะไหลหนืด การเปลี่ยนสถานะแก้วคือการเปลี่ยนสถานะระหว่างสถานะยืดหยุ่นสูงและสถานะแก้ว จากมุมมองโครงสร้างโมเลกุล อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้วเป็นปรากฏการณ์การผ่อนคลายของส่วนอสัณฐานของพอลิเมอร์จากสถานะเยือกแข็งไปยังสถานะละลาย ซึ่งแตกต่างจากเฟส มีความร้อนจากการเปลี่ยนสถานะระหว่างการเปลี่ยนสถานะ ดังนั้นจึงเป็นการเปลี่ยนสถานะรอง (เรียกว่าการเปลี่ยนสถานะปฐมภูมิในกลศาสตร์พลศาสตร์ของพอลิเมอร์) อุณหภูมิที่ต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว พอลิเมอร์จะอยู่ในสถานะแก้ว และสายโซ่และส่วนประกอบของโมเลกุลไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ มีเพียงอะตอม (หรือหมู่) ที่ประกอบเป็นโมเลกุลเท่านั้นที่สั่นสะเทือนที่ตำแหน่งสมดุล ในขณะที่ที่อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว แม้ว่าสายโซ่โมเลกุลจะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ แต่ส่วนประกอบของสายโซ่จะเริ่มเคลื่อนที่ ซึ่งแสดงคุณสมบัติความยืดหยุ่นสูง หากอุณหภูมิสูงขึ้นอีกครั้ง สายโซ่โมเลกุลทั้งหมดจะเคลื่อนที่และแสดงคุณสมบัติการไหลหนืด อุณหภูมิเปลี่ยนสถานะแก้ว (Tg) เป็นสมบัติทางกายภาพที่สำคัญของพอลิเมอร์อะมอร์ฟัส
อุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วเป็นหนึ่งในอุณหภูมิลักษณะเฉพาะของพอลิเมอร์ เมื่อพิจารณาจากอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วเป็นขอบเขต พอลิเมอร์จะแสดงคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน โดยที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว วัสดุพอลิเมอร์จะเป็นพลาสติก และที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว วัสดุพอลิเมอร์จะเป็นยาง จากมุมมองของการประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรม ขีดจำกัดสูงสุดของอุณหภูมิการใช้งานของพลาสติกวิศวกรรมที่อุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว คือขีดจำกัดต่ำสุดของการใช้งานยางหรืออีลาสโตเมอร์
เวลาโพสต์: 4 ม.ค. 2567