Faktorer, der påvirker glasovergangstemperaturen, smeltetemperaturen og den viskøse flydetemperatur for polymerer

Glasovergangstemperaturen (Tg), smeltetemperaturen (Tm) (for krystallinske polymerer) og den viskøse flydetemperatur (Tf) (for ikke-krystallinske polymerer) for polymerer er vigtige temperaturparametre. Tg bestemmer polymerens driftstemperatur, mens Tm og Tf bestemmer polymerens forarbejdningstemperatur. Der er mange faktorer, der påvirker Tg-, Tm- og Tf-værdierne for en polymer.

Indflydelse af polymerstruktur og egenskaber

I. Kædestruktur

(1) Hovedkæde. Introduktionen af ​​stive grupper såsom phenyl-, biphenyl-grupper og konjugerede dobbeltbindinger på hovedkæden øger kædens stivhed, mens Tg, Tm og Tf alle øges; introduktionen af ​​etherbindinger og isolerede dobbeltbindinger på hovedkæden gør kæden fleksibel, og Tg, Tm og Tf alle mindskes.

(2) Sidegrupper. Når sidegruppen er en stiv gruppe, falder kædens fleksibilitet, når sidegruppens volumen stiger, og Tg, Tm og Tf stiger alle; når sidegruppen (eller sidekæden) er en fleksibel gruppe (eller fleksibel kæde), gælder det, at jo større sidegruppen (kæden) er, desto bedre er fleksibiliteten, og dermed er hele molekylkædens fleksibilitet bedre, og Tg, Tm og Tf falder alle.

Kombinationen af ​​(1) og (2) viser, at alle kædestrukturfaktorer, der øger kædestivheden, kan øge Tg-, Tm- og Tf-værdierne, og alle kædestrukturfaktorer, der øger kædefleksibiliteten, kan mindske Tg-, Tm- og Tf-værdierne.

II. Intermolekylære kræfter
Polære polymerer med stærke interaktioner mellem de polære grupper på molekylkæden og stærke intermolekylære kræfter har større Tg-, Tm- og Tf-værdier end de tilsvarende værdier for ikke-polære polymerer; og Tg-, Tm- og Tf-værdier stiger alle med stigningen i intermolekylære kræfter.

III. Molekylvægt
Da Tm er relateret til krystallisation, har molekylvægten generelt ringe effekt på Tm, og både Tg og Tf stiger med stigende molekylvægt. For Tg er denne tendens mere udtalt ved lave molekylvægte, mens Tg ændrer sig ekstremt langsomt, når molekylvægten stiger til et vist niveau.

Molekylvægtens effekt på Tf er meget mere signifikant end på Tg. Dette skyldes, at molekylvægtens effekt på Tg tilskrives kædeendeeffekten, som kun kan vises, når systemets kædeendeindhold er relativt højt, dvs. molekylvægten er relativt lav; når molekylvægten er høj til en vis grad, og vægten af ​​kædeenden er lille i næsten ubetydelig grad, er dens effekt på Tg ikke signifikant.

Tf er den kritiske temperatur, hvor hele polymerkædens massemidtpunkt forskydes, og bevægelsen af ​​hele kæden opnås ved den samordnede bevægelse af alle kædesegmenter. Jo højere molekylvægten er, desto flere kædesegmenter skal bevæge sig i samspil, og desto større er de friktionskræfter, der skal overvindes under bevægelsen, og desto højere er Tf. Tf-værdien er derfor stærkt afhængig af molekylvægten.

Påvirkning af eksterne faktorer

I. Småmolekyleopløselige tilsætningsstoffer

Blødgørere eller andre opløselige tilsætningsstoffer tilsættes undertiden ingredienserne for at forbedre forarbejdningsegenskaberne eller for at give produktet et bestemt aspekt under fremstillingen.polymerdannelse og -forarbejdningI tilfælde af polymerer svarer disse små molekyler til fortyndingsmidler, og de reducerer Tg, Tm og Tf for polymeren.

II. Eksterne kræfter

Ensrettede eksterne kræfter har en skubbende effekt på kædesegmenterne, så stigende eksterne kræfter kan sænke Tg og Tf. En forøgelse af varigheden af ​​den eksterne kraft favoriserer også molekylernes bevægelse i retning af den eksterne kraft, hvilket også sænker Tf. En stigning i tryk reducerer det frie volumen og øger Tg og Tf.

Effekten af ​​eksterne kræfter på Tm er som følger: Når en polymer krystalliserer under trækkræfter, øges evnen til at krystallisere, hvilket hæver krystallinitetsgraden og også krystallernes smeltepunkt, dvs. Tm øges; krystallisering under tryk øger waferens tykkelse, hvilket øger krystallens perfektion og også gør Tm højere.

III. Testhastighed

Dette er udtrykt i størrelsen af ​​den testværdi, der opnås ved temperaturtesten. Da bevægelsen af ​​polymerkæder er en relaksationsproces og er tidsafhængig, er der en sammenhæng mellem Tg-testværdien og den eksperimentelle tidsskala: en øgning af opvarmningshastigheden eller hyppigheden af ​​dynamiske eksperimenter vil øge Tg. Det samme gælder for Tf, og det modsatte gælder for Tm. Ved test af Tm-værdier, hvis temperaturen øges langsomt, kan uperfekte korn først smeltes og derefter omkrystalliseres til mere perfekte og stabile krystaller ved en lidt højere temperatur. Det endelige såkaldte "smeltepunkt" er den temperatur, hvor alle de mere perfekte krystaller smelter, og det vil være højere end den værdi, der måles ved en hurtig temperaturstigning.