Faktorer som påvirker glassovergangstemperaturen, smeltetemperaturen og den viskøse flytetemperaturen til polymerer

Glassovergangstemperaturen (Tg), smeltetemperaturen (Tm) (for krystallinske polymerer) og den viskøse flytetemperaturen (Tf) (for ikke-krystallinske polymerer) for polymerer er viktige temperaturparametere. Tg bestemmer polymerens brukstemperatur, mens Tm og Tf bestemmer polymerens prosesseringstemperatur. Det er mange faktorer som påvirker Tg-, Tm- og Tf-verdiene til en polymer.

Påvirkning av polymerstruktur og egenskaper

I. Kjedestruktur

(1) Hovedkjede. Innføringen av rigide grupper som fenyl-, bifenylgrupper og konjugerte dobbeltbindinger på hovedkjeden øker kjeden sin stivhet, mens Tg, Tm og Tf alle øker; innføringen av eterbindinger og isolerte dobbeltbindinger på hovedkjeden gjør kjeden fleksibel, og Tg, Tm og Tf alle avtar.

(2) Sidegrupper. Når sidegruppen er en stiv gruppe, avtar kjeden sin fleksibilitet når volumet av sidegruppen øker, og Tg, Tm og Tf øker alle. Når sidegruppen (eller sidekjeden) er en fleksibel gruppe (eller fleksibel kjede), jo større sidegruppen (kjeden) er, desto bedre er fleksibiliteten, og dermed er fleksibiliteten til hele molekylkjeden bedre, og Tg, Tm og Tf avtar alle.

Kombinasjonen av (1) og (2) viser at alle kjedestrukturfaktorer som øker kjedestivheten kan øke Tg-, Tm- og Tf-verdiene, og alle kjedestrukturfaktorer som øker kjedefleksibiliteten kan redusere Tg-, Tm- og Tf-verdiene.

II. Intermolekylære krefter
Polare polymerer, med sterke interaksjoner mellom de polare gruppene på molekylkjeden og sterke intermolekylære krefter, har større Tg-, Tm- og Tf-verdier enn de tilsvarende verdiene for ikke-polare polymerer; og Tg-, Tm- og Tf-verdiene øker alle med økningen i intermolekylære krefter.

III. Molekylvekt
Ettersom Tm er relatert til krystallisering, har molekylvekt generelt liten effekt på Tm, og både Tg og Tf øker med økende molekylvekt. For Tg er denne trenden mer uttalt ved lave molekylvekter, mens Tg endrer seg ekstremt sakte når molekylvekten øker til et visst nivå.

Effekten av molekylvekt på Tf er mye mer signifikant enn den på Tg. Dette er fordi effekten av molekylvekt på Tg tilskrives kjedeendeeffekten, som bare kan vises når kjedeendeinnholdet i systemet er relativt høyt, dvs. molekylvekten er relativt lav; etter at molekylvekten er høy til en viss grad og vekten av kjedeenden er liten i en nesten ubetydelig grad, er effekten på Tg ikke signifikant.

Tf er den kritiske temperaturen der massesenteret til hele polymerkjeden forskyves, og bevegelsen av hele kjeden oppnås ved den samordnede bevegelsen av alle kjedesegmenter. Jo høyere molekylvekt, desto større antall kjedesegmenter må bevege seg samtidig, og desto større friksjonskrefter må overvinnes under bevegelsen, og desto høyere er Tf. Tf-verdien er derfor sterkt avhengig av molekylvekten.

Påvirkning av ytre faktorer

I. Småmolekylløselige tilsetningsstoffer

Myknere eller andre løselige tilsetningsstoffer tilsettes noen ganger ingrediensene for å forbedre prosesseringsegenskapene eller for å gi produktet et visst aspekt under bearbeidingen.polymerforming og -prosesseringNår det gjelder polymerer, er disse små molekylene ekvivalente med fortynningsmidler, og de reduserer Tg, Tm og Tf til polymeren.

II. Eksterne krefter

Enveis ytre krefter har en skyvende effekt på kjedesegmentene, så økende ytre krefter kan senke Tg og Tf. Å øke varigheten av den ytre kraften favoriserer også molekylenes bevegelse i retning av den ytre kraften, noe som også senker Tf. En økning i trykk reduserer det frie volumet og øker Tg og Tf.

Effekten av eksterne krefter på Tm er som følger: når en polymer krystalliserer under strekkrefter, øker krystalliseringsevnen, noe som øker krystallinitetsgraden og også smeltepunktet til krystallene, dvs. Tm øker; krystallisering under trykk øker tykkelsen på waferen, noe som øker krystallens perfeksjon, og også gjør Tm høyere.

III. Testfrekvens

Dette gjelder størrelsen på testverdien oppnådd i form av temperaturtesten. Siden bevegelsen av polymerkjeder er en relaksasjonsprosess og er tidsavhengig, er det en sammenheng mellom Tg-testverdien og den eksperimentelle tidsskalaen: økning av oppvarmingshastigheten eller hyppigheten av dynamiske eksperimenter vil øke Tg. Det samme gjelder for Tf, og det motsatte gjelder for Tm. Ved testing av Tm-verdier, hvis temperaturen økes sakte, kan ufullkomne korn smeltes først og deretter omkrystalliseres til mer perfekte og stabile krystaller ved en litt høyere temperatur. Det endelige såkalte "smeltepunktet" er temperaturen der alle de mer perfekte krystallene smelter, og vil være høyere enn verdien målt ved en rask temperaturøkning.