Фактори који утичу на температуру преласка у стакласто стање, температуру топљења и температуру вискозног течења полимера

Температура преласка у стакласто стање (Tg), температура топљења (Tm) (за кристалне полимере) и температура вискозног течења (Tf) (за некристалне полимере) полимера су важни температурни параметри. Tg одређује радну температуру полимера, док Tm и Tf одређују температуру обраде полимера. Постоји много фактора који утичу на вредности Tg, Tm и Tf полимера.

Утицај структуре и својстава полимера

I. Структура ланца

(1) Главни ланац. Увођење крутих група као што су фенил, бифенил групе и коњуговане двоструке везе на главном ланцу повећава крутост ланца, док се Tg, Tm и Tf повећавају; увођење етарских веза и изолованих двоструких веза на главном ланцу чини ланац флексибилним, а Tg, Tm и Tf се смањују.

(2) Бочне групе. Када је бочна група крута група, флексибилност ланца се смањује са повећањем запремине бочне групе, а Tg, Tm и Tf се повећавају; када је бочна група (или бочни ланац) флексибилна група (или флексибилни ланац), што је бочна група (ланац) већа, то је боља флексибилност, па је флексибилност целог молекуларног ланца боља, а Tg, Tm и Tf се смањују.

Комбинација (1) и (2) показује да сви фактори структуре ланца који повећавају крутост ланца могу повећати вредности Tg, Tm и Tf, а сви фактори структуре ланца који повећавају флексибилност ланца могу смањити вредности Tg, Tm и Tf.

II. Интермолекуларне силе
Поларни полимери, са јаким интеракцијама између поларних група на молекуларном ланцу и јаким интермолекуларним силама, имају веће вредности Tg, Tm и Tf него одговарајуће вредности за неполарне полимере; а вредности Tg, Tm и Tf се повећавају са повећањем интермолекуларних сила.

III. Молекулска тежина
Пошто је Tm повезана са кристализацијом, генерално, молекулска тежина има мали утицај на Tm и и Tg и Tf се повећавају са повећањем молекулске тежине. За Tg, овај тренд је израженији при ниским молекулским тежинама, док се Tg мења изузетно споро када се молекулска тежина повећа до одређеног нивоа.

Утицај молекулске тежине на Tf је много значајнији него на Tg. То је зато што се ефекат молекулске тежине на Tg приписује ефекту крајева ланца, који се може показати само када је садржај крајева ланца у систему релативно висок, тј. молекулска тежина је релативно ниска; након што је молекулска тежина до одређене мере висока, а тежина краја ланца мала до готово занемарљиве мере, њен утицај на Tg није значајан.

Tf је критична температура на којој се центар масе целог полимерног ланца помера, а кретање целог ланца се постиже усклађеним кретањем свих сегмената ланца. Што је већа молекулска тежина, већи је број сегмената ланца који треба да се крећу усклађено, и веће су силе трења које треба савладати током кретања, и већа је Tf. Вредност Tf је стога снажно зависна од молекулске тежине.

Утицај спољних фактора

I. Адитиви растворљиви у малим молекулима

Пластификатори или други растворљиви адитиви се понекад додају састојцима како би се побољшала својства обраде или дао одређени аспект производу токомобликовање и прерада полимераУ случају полимера, ови мали молекули су еквивалентни разблаживачима и смањују Tg, Tm и Tf полимера.

II. Спољашње силе

Једносмерне спољашње силе имају ефекат гурања на сегменте ланца, тако да повећање спољашњих сила може снизити Tg и Tf. Повећање трајања спољашње силе такође фаворизује кретање молекула у правцу спољашње силе, што такође смањује Tf. Повећање притиска смањује слободну запремину и повећава Tg и Tf.

Утицај спољашњих сила на Tm је следећи: када полимер кристалише под дејством затезних сила, способност кристализације се повећава, повећавајући степен кристалности, а такође и тачку топљења кристала, тј. Tm се повећава; кристализација под притиском повећава дебљину плочице, што повећава савршенство кристала, а такође и Tm чини вишом.

III. Стопа тестирања

Ово се односи на величину тест вредности добијене у смислу температурног теста. Пошто је кретање полимерних ланаца процес релаксације и зависи од времена, постоји веза између тест вредности Tg и експерименталне временске скале: повећање брзине загревања или учесталости динамичких експеримената повећаће Tg. Исто важи и за Tf, а супротно важи за Tm. Приликом тестирања вредности Tm, ако се температура полако повећава, несавршена зрна се могу прво истопити, а затим рекристалисати у савршеније и стабилније кристале на нешто вишој температури. Коначна такозвана „тачка топљења“ је температура на којој се сви савршенији кристали топе и биће виша од вредности измерене при брзом порасту температуре.