Температура стеклования полимеров

Температура стеклования полимеров (glass-transition temperature, Einfriertemperatur, temperature de verification) – это температура, при которой полимер при охлаждении переходит из высокоэластического или вязкотекучего в стеклообразное состояние.

Поскольку этот переход осуществляется в интервале температур, достигающих нескольких десятков градусов, температура стеклования характеризует его условно и зависит от скорости охлаждения и способа определения.

Температура стеклования определяется химическим составом и строением цепи полимера. Наиболее низкие значения температуры стеклования характерны для неполярных полимеров с гибкими макромолекулами, наиболее высокие – для полярных  с жесткими. Точные значения температуры стеклования для высококристаллических полимеров пока не известны из-за невозможности разделить в образце аморфную и кристаллическую части.

Таблица 1: Температуры стеклования некоторых полимеров

Полимер Температура стеклования, ⁰С
Полидиметилсилоксан -123
Полиизобутилен  -74
Полиизопрен -73
Поливинилацетат 29
Полиэтилметакрилат 65
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) 80
Поливинилхлорид (ПВХ) 82
Полистирол 100
Полиметилметакрилат 105
Поликарбонат на основе 2,2-бис-(4-оксифенил)-пропана 149
Полиарилат терефталевой кислоты и фенолфталеина 320
Полиамид терефталевой кислоты и анилинфталеина 360
Полиимид диангидрида 3,3′,  4,4′-тетракарбоксидифенилоксида и анилинфлуорена 405
Полипиромеллитимид анилинфлуорена 515

(Последние четыре значения получены по измерению температурной завистимости релаксации напряжения при скорости повышения температуры 1,5⁰С/мин; остальные – дилатометрически при стандартной скорости повышения температуры.)

В области малых значений молекулярной массы полимера, когда он при нагревании переходит от стеклообразного состояние в вязкотекучее, температура стеклования повышается с ростом молекулярной массы. Как только молекулярная масса достигает значения молекулярной массы статистического сегмента макромолекулы, температура стеклования практически перестает зависеть от молекулярной массы.

Введение пластификатора снижает температуру стеклования полимера согласно правилам мольных либо объемных долей, хотя в ряде случаев  эти правила не выполняются.  Введение наполнителя обычно приводит к повышению температуры стеклования полимерного материала, однако при малых концентрациях наполнителя, температура стеклования может снижаться.

Температура стеклования – это важная эксплуатационная характеристика полимерного материала, так как она соответствует верхней температурной границе теплостойкости пластмасс и нижней границе морозостойкости каучуков и резин.

Температура стеклования существенно зависит от частоты и интенсивности воздействия на полимер. Поэтому различные методы определения температуры стеклования могут давать несовпадающие значения. Температура стеклования, определенная статическими методами термомеханическое исследование, статические релаксационные методы (измерение ползучести и релаксации напряжения), дилатометрия, калометрия, радиотермолюминесценция), всегда ниже температуры стеклования, определенной динамическими методами (частотно-температурный метод Александрова-Лазуркина, диэлектрический метод, ЯМР, ЭПР и др.)


 

Список литературы:
Каргин В.А., Сонимаский Г.Л., Краткие очерки по физико-химии полимеров, 2 изд, М., 1967 г,
Аскадский А.А., Деформация полимеров, М., 1973 год.

Автор:
Источник: Энциклопедия полимеров, под редакцией Каргина В.С
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter