นิยามของอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของแก้ว
อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (Tg) คืออุณหภูมิที่พอลิเมอร์เปลี่ยนจากสถานะยืดหยุ่นไปเป็นสถานะแก้ว หมายถึงอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของพอลิเมอร์อสัณฐาน (รวมถึงส่วนที่ไม่เป็นผลึกในพอลิเมอร์ผลึก) จากสถานะแก้วไปเป็นสถานะยืดหยุ่นสูง หรือจากสถานะยืดหยุ่นสูงไปเป็นสถานะยืดหยุ่นต่ำ เป็นอุณหภูมิต่ำสุดที่ส่วนของโมเลกุลขนาดใหญ่ของพอลิเมอร์อสัณฐานสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ โดยปกติจะใช้สัญลักษณ์ Tg ซึ่งจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวิธีการวัดและเงื่อนไข
นี่เป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่สำคัญของพอลิเมอร์ เหนืออุณหภูมินี้ พอลิเมอร์จะแสดงความยืดหยุ่น ต่ำกว่าอุณหภูมินี้ พอลิเมอร์จะแสดงความเปราะ จึงต้องพิจารณาเมื่อนำไปใช้เป็นพลาสติก ยาง เส้นใยสังเคราะห์ ฯลฯ ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้วของโพลีไวนิลคลอไรด์คือ 80°C อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ขีดจำกัดสูงสุดของอุณหภูมิการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิการใช้งานของยางต้องสูงกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว มิฉะนั้นยางจะสูญเสียความยืดหยุ่นสูงไป
เนื่องจากชนิดของพอลิเมอร์ยังคงรักษาสภาพเดิมไว้ อิมัลชันจึงมีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ความแข็งของฟิล์มเคลือบที่เกิดจากอิมัลชันพอลิเมอร์ อิมัลชันที่มีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วสูงจะมีฟิล์มเคลือบที่มีความแข็งสูง ความเงางามสูง ทนต่อคราบสกปรกได้ดี และไม่เปื้อนง่าย และคุณสมบัติทางกลอื่นๆ ก็จะดีขึ้นตามไปด้วย อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วและอุณหภูมิการเกิดฟิล์มขั้นต่ำก็สูงเช่นกัน ซึ่งทำให้เกิดปัญหาในการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ นี่เป็นความขัดแย้ง และเมื่ออิมัลชันพอลิเมอร์ถึงอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วระดับหนึ่ง คุณสมบัติหลายอย่างจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ดังนั้นจึงต้องควบคุมอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วที่เหมาะสม สำหรับปูนที่ปรับปรุงด้วยพอลิเมอร์นั้น ยิ่งอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วสูงเท่าไร ความแข็งแรงในการรับแรงอัดของปูนที่ปรับปรุงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น และยิ่งอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วต่ำเท่าไร ประสิทธิภาพในการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำของปูนที่ปรับปรุงก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
คำจำกัดความของอุณหภูมิการสร้างฟิล์มขั้นต่ำ
อุณหภูมิการสร้างฟิล์มขั้นต่ำเป็นสิ่งสำคัญตัวบ่งชี้ปูนผสมแห้ง
MFFT หมายถึงอุณหภูมิต่ำสุดที่อนุภาคพอลิเมอร์ในอิมัลชันมีความคล่องตัวเพียงพอที่จะรวมตัวกันเพื่อสร้างฟิล์มต่อเนื่อง ในกระบวนการสร้างฟิล์มเคลือบต่อเนื่องจากอิมัลชันพอลิเมอร์ อนุภาคพอลิเมอร์จะต้องจัดเรียงตัวอย่างหนาแน่น ดังนั้น นอกเหนือจากการกระจายตัวที่ดีของอิมัลชันแล้ว เงื่อนไขสำหรับการสร้างฟิล์มต่อเนื่องยังรวมถึงการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของอนุภาคพอลิเมอร์ด้วย กล่าวคือ เมื่อแรงดันคาปิลลารีของน้ำสร้างแรงดันมหาศาลระหว่างอนุภาคทรงกลม ยิ่งอนุภาคทรงกลมเรียงตัวกันแน่นมากเท่าใด แรงดันก็จะยิ่งเพิ่มขึ้นมากเท่านั้น
เมื่ออนุภาคสัมผัสกัน ความดันที่เกิดจากการระเหยของน้ำจะบีบและเปลี่ยนรูปอนุภาคเหล่านั้น ทำให้เกิดการยึดเกาะกันและก่อตัวเป็นฟิล์มเคลือบ เห็นได้ชัดว่า สำหรับอิมัลชันที่มีสารตัวกลางค่อนข้างแข็ง อนุภาคโพลีเมอร์ส่วนใหญ่เป็นเรซินเทอร์โมพลาสติก ยิ่งอุณหภูมิต่ำ ความแข็งก็จะยิ่งมากขึ้น และการเปลี่ยนรูปก็จะยิ่งยากขึ้น ดังนั้นจึงมีปัญหาเรื่องอุณหภูมิต่ำสุดในการเกิดฟิล์ม กล่าวคือ ต่ำกว่าอุณหภูมิที่กำหนด หลังจากน้ำในอิมัลชันระเหยไปแล้ว อนุภาคโพลีเมอร์จะยังคงอยู่ในสถานะแยกกันและไม่สามารถรวมตัวกันได้ ดังนั้น อิมัลชันจึงไม่สามารถสร้างฟิล์มเคลือบที่ต่อเนื่องและสม่ำเสมอได้เนื่องจากการระเหยของน้ำ และเหนืออุณหภูมิที่กำหนดนี้ เมื่อน้ำระเหยไปแล้ว โมเลกุลในแต่ละอนุภาคโพลีเมอร์จะแทรกซึม แพร่กระจาย เปลี่ยนรูป และรวมตัวกันเพื่อสร้างฟิล์มโปร่งใสที่ต่อเนื่อง อุณหภูมิต่ำสุดที่สามารถสร้างฟิล์มได้นี้เรียกว่า อุณหภูมิต่ำสุดในการเกิดฟิล์ม
MFFT เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของอิมัลชันพอลิเมอร์และการใช้อิมัลชันมีความสำคัญอย่างยิ่งในช่วงฤดูหนาว การใช้มาตรการที่เหมาะสมจะช่วยให้โพลิเมอร์อิมัลชันมีอุณหภูมิการขึ้นรูปฟิล์มขั้นต่ำที่ตรงตามข้อกำหนดการใช้งาน ตัวอย่างเช่น การเติมสารทำให้พลาสติกอ่อนตัวลงในอิมัลชันจะช่วยให้โพลิเมอร์อ่อนตัวลงและลดอุณหภูมิการขึ้นรูปฟิล์มขั้นต่ำของอิมัลชันได้อย่างมาก หรือปรับอุณหภูมิการขึ้นรูปฟิล์มขั้นต่ำได้ นอกจากนี้ อิมัลชันโพลิเมอร์ที่มีปริมาณโพลิเมอร์สูงกว่ามักใช้สารเติมแต่ง เป็นต้น
MFFT แห่งหลงโกวผงลาเท็กซ์ VAE ที่สามารถกระจายตัวใหม่ได้โดยทั่วไปอุณหภูมิที่เหมาะสมจะอยู่ระหว่าง 0 ถึง 10 องศาเซลเซียส แต่ที่พบได้บ่อยกว่าคือ 5 องศาเซลเซียส ที่อุณหภูมินี้...ผงโพลิเมอร์ที่อุณหภูมิสูงกว่านี้ ฟิล์มของผงโพลิเมอร์ที่กระจายตัวได้จะมีความต่อเนื่อง ในทางตรงกันข้าม หากอุณหภูมิต่ำกว่านี้ ฟิล์มจะไม่ต่อเนื่องและจะแตก ดังนั้น อุณหภูมิต่ำสุดที่ทำให้เกิดฟิล์มจึงเป็นตัวบ่งชี้ถึงอุณหภูมิในการก่อสร้างของโครงการ โดยทั่วไปแล้ว ยิ่งอุณหภูมิต่ำสุดที่ทำให้เกิดฟิล์มต่ำเท่าไร ความสามารถในการทำงานก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
ความแตกต่างระหว่าง Tg และ MFFT
1. อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว คืออุณหภูมิที่สารเริ่มอ่อนตัวลง โดยส่วนใหญ่หมายถึงอุณหภูมิที่พอลิเมอร์อสัณฐานเริ่มอ่อนตัวลง อุณหภูมินี้ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างของพอลิเมอร์เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับน้ำหนักโมเลกุลของมันด้วย
2. จุดอ่อนตัว
ตามแรงเคลื่อนที่ที่แตกต่างกันของพอลิเมอร์ วัสดุพอลิเมอร์ส่วนใหญ่สามารถอยู่ในสถานะทางกายภาพ (หรือสถานะทางกล) สี่สถานะต่อไปนี้ได้ คือ สถานะแก้ว สถานะยืดหยุ่นหนืด สถานะยืดหยุ่นสูง (สถานะยาง) และสถานะการไหลหนืด การเปลี่ยนสถานะแก้วคือการเปลี่ยนผ่านระหว่างสถานะยืดหยุ่นสูงและสถานะแก้ว จากมุมมองของโครงสร้างโมเลกุล อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้วเป็นปรากฏการณ์การผ่อนคลายของส่วนที่ไม่มีโครงสร้างผลึกของพอลิเมอร์จากสถานะแข็งตัวไปสู่สถานะละลาย ซึ่งแตกต่างจากการเปลี่ยนสถานะเฟส มีการเกิดความร้อนจากการเปลี่ยนเฟสระหว่างการเปลี่ยนแปลง ดังนั้นจึงเป็นการเปลี่ยนเฟสรอง (เรียกว่าการเปลี่ยนเฟสหลักในกลศาสตร์ไดนามิกของพอลิเมอร์) ต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว พอลิเมอร์จะอยู่ในสถานะแก้ว และโซ่โมเลกุลและส่วนต่างๆ ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ มีเพียงอะตอม (หรือกลุ่ม) ที่ประกอบเป็นโมเลกุลเท่านั้นที่สั่นที่ตำแหน่งสมดุล ในขณะที่ที่อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว แม้ว่าโซ่โมเลกุลจะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ แต่ส่วนต่างๆ ของโซ่เริ่มเคลื่อนที่ แสดงคุณสมบัติยืดหยุ่นสูง หากอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอีกครั้ง โซ่โมเลกุลทั้งหมดจะเคลื่อนที่และแสดงคุณสมบัติการไหลหนืด อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของแก้ว (Tg) เป็นคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญของพอลิเมอร์อสัณฐาน
อุณหภูมิเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลว (Glass transition temperature) เป็นหนึ่งในอุณหภูมิเฉพาะของพอลิเมอร์ โดยใช้อุณหภูมิเปลี่ยนสถานะนี้เป็นขอบเขต พอลิเมอร์จะแสดงคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน: ต่ำกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะ พอลิเมอร์จะเป็นพลาสติก; สูงกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะ พอลิเมอร์จะเป็นยาง จากมุมมองของการประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรม ขีดจำกัดบนของอุณหภูมิใช้งานของพลาสติกวิศวกรรมที่มีอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง คือ ขีดจำกัดล่างของอุณหภูมิใช้งานของยางหรืออีลาสโตเมอร์
วันที่โพสต์: 4 มกราคม 2024