Какво представлява Преходна температура (Tg)?
Температурата на преходното стъкло (Tg) се отнася до точката, в която полимерът се премества от твърдо и стъклено състояние към меко и гумено. Над Тг, полимерите стават гъвкави и показват някои характеристики на потока. Под тази температура, те са по-строги и по-малко плъзгави.
Фактори, повлияващи Tg
Няколко фактори могат да повлияят Tg в полимери.
Молекуларно тегло е ключов фактор; по-високи молекулни тежести често водят до по-високи Tg стойности. Интермолекуларни сили също играят роля. По-силни сили правят по-трудно за полимерните вериги да се движат, повишаване на Tg.
Пластикажите могат да бъдат добавени, за да понижат Tg. Те правят по-лесно за веригите да се промъкват помежду си. От друга страна, добавянето на пълнители може да увеличи Tg чрез ограничаване на движението. Термалната история също има значение. Ако полимер е отопляван и охлажда многократно, Tg може да се премества.
Какво представлява температурата на топене (Tm)?
Когато затопляте полимер, кристалните региони се превръщат от твърдо състояние в течно състояние. Този процес се топи при температурата на топене (Tm). Тази температура се различава сред материалите, поради кристалната структура и силата на свързване в полимер. В кристални полимери, тези модели са по-подредени, което води до остра точка на топене.
Влияние на молекулното тегло и структура
Молекулното тегло на полимер силно влияе на топящата му температура. Полимерите с високо молекулно тегло обикновено имат по-висока ТМ. Причината е по-голяма молекулно тегло увеличава веригата заплетеност, което прави по-трудно за веригите да се движат и да се стопят.
Молекуларната структура също играе роля. Линейните полимери може да имат по-различно ТМ от клонираните, защото на тясно опаковани вериги. Кристалното съвършенство и верижното подреждане засягат ТМ също, с по-добро подреждане, което води до по-високи температури.
Разликата между Tg и Tm
| Характеристични | Температура на преходното стъкло (Tg) | Температура на топене (Tm) |
|---|---|---|
| Вид промяна | Преход във втори ред без промяна във фазата; само промени в физическата собственост | Преход от твърда към течна фаза |
| Тип материал | Само в аморфни и полукристални материали | Оцет в кристални материали |
| Промяна на състоянието | стъклено състояние до гумено състояние без промяна на фазата | Твърда фаза до течна фаза |
| Молекуларна структура | Няма промяна в молекулното подреждане; остава аморфно | Пълна разбивка на кристалната структура |
| Реверсибилност | Напълно обратим процес | Обратима фаза на промяна |
| Температурен обхват | Обикновено се появява при по-ниски температури от Тм | Обикновено по-високо от Tg |
| Влиятелни фактори | – Химична структура на полимер – Молекуларно тегло – съдържание на пластизер – гъвкавост | – Налягане – Химическо свързване – Форма и размер на молекулите – Молекуларно опаковане |
| Метод на измерване | Типично измерена с помощта на диференциална скенерна калориметрия | Измерено при специфично налягане (обикновено стандартно налягане) |
| Индустриална значимост | Критични при обработката и приложенията на полимери | Важно за селекция и обработка на материали |
| Физическо състояние | Материалът остава стабилен, но става гъвкав/злоупотребен | Материалът изцяло се трансформира в течност |
| Енергийна промяна | Включва постепенно омекотяване | Включва пълната фаза на трансформация |
| Въздействие върху приложението | Определя условията за гъвкавост и обработка на материал | Определя топлинната устойчивост на материала и ограниченията за обработка |
| Зависимост от скоростта на отопление | По-чувствителни към промените в скоростта на отопление | По-малко чувствителни към отоплителни промени |
Как Тг и Тм Определяне на полимер Категории
Термопластика срещу Термопластика: Tg и Tm помагат за разграничаване на тези категории. Термопластиката има както Tg, така и Tm и може да бъде преобразена многократно при отопление. Термосетите, обаче, напречно свързване при високи температури, задаване на формата, когато те се охлаждат. Те показват Tg, но не и типичен Tm, защото те не се стопяват.
Кристалност и свойства: Полимери с висока кристалност имат ясна, остра ТМ и обикновено по-висока механична сила. Тези с по-високо аморфно съдържание имат забележима Tg и по-голяма гъвкавост, но по-ниска структурна твърдост.
Tg и Tm в Mold Making
Температурата на на стъкловиден преход (Tg) и температурата на топене (Tm) са ключови параметри при шприцването и леенето на метал под налягане, тъй като пряко влияят върху условията на обработка и качеството на крайния продукт. Ако температурата на обработка е под Tg, полимерът остава твърд и крехък, което ограничава гъвкавостта и увеличава риска от напукване по време на формоването. Това може да доведе до дефекти като пукнатини или непълно запълване на кухината на матрицата и в крайна сметка да наруши целостта на формованите детайли.
За разлика от това, Tm определя температурата, необходима за пълното разтопяване на полимера, така че материалът да може да тече правилно в кухината на матрицата. Ако температурата надвиши Tm, полимерът може да се разгради или разложи, което води до влошени свойства на материала и дефекти в крайния продукт.
Когато температурата на обработка се доближи до Tg или я надвиши, свойствата на материала могат значително да се променят. Полимерът става по-податлив на деформация, без да се разрушава, което подобрява течливостта и улеснява запълването на матрици със сложна конструкция. Повишените температури обаче могат да предизвикат и нови механизми на разграждане, например термично окисление или разкъсване на полимерните вериги. Това може да влоши общото качество на формованите детайли, включително механичната им якост и термичната им стабилност.
Въздействието на Tg и Tm се разширява извън температурата на обработка, за да повлияе на охлаждането и цикълните времена на работа на формалиране. Тъй като температурата се доближава до Tg по време на охлаждане, материалните преходи от гумено състояние до стъкло състояние, което може да повлияе на скоростта на охлаждане и цикъла. Ако охлаждането е твърде бързо, то може да доведе до вътрешни стресове или изкривяване в крайния продукт.В противен случай, ако времето за охлаждане се удължава, това може да позволи по-добра кристализация в полукристални полимери, повишаване на техните механични свойства.
В допълнение, Tg и Tm оказват различни свойства на материала по време на обработката, включително термопроводливост, оптична яснота и механична ефективност. Например, полимерите, обработени над Tg обикновено показват подобрени топлинни и механични свойства, тъй като те могат по-добре да удостоят със стресовете, наложени по време на формалирането. Това е особено важно при приложения, когато крайният продукт е обект на механични натоварвания или термоколож.
Критичните параметри на обработка, повлияни от Tg и Tm, включват дебита на впръскване, температурата на стените на матрицата, налягането на допълване и ориентацията на влакната в композитните материали. Те трябва да се контролират внимателно, за да се осигурят правилно течение на материала, желаните физични свойства и постоянно качество на детайлите. Например оптималният дебит на впръскване е необходим, за да се запълни ефективно матрицата без дефекти като къси отливки или прекомерни мустаци.
Съображения за надеждност също подчертават значението на температурния контрол. Превишаването на Tg по време на обработката може да въведе нови механизми за неизправност, като напр. повишена крехкост или намалена устойчивост на въздействието, което може да повлияе неблагоприятно както на електрическите, така и на механичните свойства на оформените части. Това от своя страна засяга дългосрочната надеждност и ефективността на крайния продукт, особено при взискателни приложения.
Tg от общите материали за пластмасова инжекция
В следната таблица са изброени стъклените преходни температури (Tg) в градуси по Целзий за различни пластмасови материали за инжектиране:
| Материал | Тг (°C) |
|---|---|
| Обща цел полистирен (GPPS) | 100 |
| Висока плътност полиетилен (HDPE) | -120 |
| Течен кристален полимер (LCP) | 120 |
| Течен силициев гума (LSR) | -125 |
| Поликарбонат (PC) | 145 |
| Полиетеретъркетон (PEEK) | 140 |
| Полиетимид (PEI) | 210 |
| Полиметил метакрилат (PMMA) | 90 |
| Полипропилен (Атактичен) (PP) | -20 |
| Полифенилен сулфон (PPSU) | 90 |
| Полисулфон (ПСУ) | 190 |
| Синдиотактичен полистирен (SPS) | 100 |
Тм от общи материали за фолио за инжектиране
| Материал | Тм (°C) |
|---|---|
| Полиетилен (PE) | 120-130 |
| Полипропилен (PP) | 160-170 |
| Поливинилов хлорид (PVC) | 75-105 |
| Полистирен (PS) | 240 |
| Поликарбонат (PC) | 260 |
| Акрилонитрил бутадиен стирен (ABS) | 220-240 |
| Nylon 6 (полиамид 6) | 220 |
| Nylon 66 (Полиамид 66) | 260 |
| Полиетеретъркетон (PEEK) | 343 |
| Течен кристален полимер (LCP) | 350-400 |
| Термопластичен еластомер (TPE) | 230-260 |
Сътрудничество с Moldie
От концепцията до производството Moldie предлага цялостни услуги, включително проектиране на детайли, прототипиране, проектиране на матрици и мащабно производство.
Имаме:
– Усъвършенствана изработка на матрици за шприцване на пластмаси
– Прецизни решения за леене под налягане
– Услуги за шприцване по поръчка
– Експертно проектиране и инженеринг на матрици
– Пълни OEM/ODM услуги
Независимо дали се нуждаете от сложни автомобилни компоненти или прецизни промишлени части, Moldie предоставя отличие с всеки проект. Нашият най-модерен уъркшоп и опитен екип гарантира вашите производствени нужди да бъдат изпълнени с безкомпромисно качество и ефективност.
