Разница между Tg и Tm при литье пластмасс под давлением

Что такое температура перехода (Tg)?

Температура стеклования (Tg) относится к точке, в которой полимер переходит из твердого и стеклообразного состояния в мягкое и резиноподобное. Выше Tg полимеры становятся гибкими и демонстрируют некоторые характеристики текучести. Ниже этой температуры они более жесткие и менее пластичные.

Факторы, влияющие на Tg

На Tg полимеров могут влиять несколько факторов.

Молекулярный вес является ключевым фактором; более высокие молекулярные массы часто приводят к более высоким значениям Tg. Межмолекулярные силы также играют роль. Более сильные силы затрудняют движение полимерных цепей, повышая Tg.

Пластификаторы могут быть добавлены для снижения Tg. Они облегчают скольжение цепей друг мимо друга. С другой стороны, добавление наполнителей может повысить Tg, ограничив движение. Термическая история также имеет значение. Если полимер нагревался и охлаждался много раз, Tg может сместиться.

Что такое температура плавления (Tm)?

При нагревании полимера кристаллические области переходят из твердого состояния в жидкое. Этот процесс плавления происходит при температуре плавления (Tm). Эта температура различается у разных материалов из-за кристаллической структуры и прочности связей внутри полимера. В кристаллических полимерах эти структуры более упорядочены, что приводит к резкой точке плавления.

Влияние молекулярной массы и структуры

Молекулярная масса полимера сильно влияет на его температуру плавления. Полимеры с высокой молекулярной массой обычно имеют более высокую Tm. Причина в том, что большая молекулярная масса увеличивает запутанность цепей, затрудняя их перемещение и плавление.

Молекулярная структура также играет роль. Линейные полимеры могут иметь более выраженную Tm, чем разветвленные, из-за плотно упакованных цепей. Кристальное совершенство и выравнивание цепи также влияют на Tm, причем лучшее выравнивание приводит к более высоким температурам.

Разница между Tg и Tm

Характеристика	Температура стеклования (Tg)	Температура плавления (Tпл)
Тип изменения	Переход второго рода без изменения фазы; изменяются только физические свойства	Фазовый переход первого рода из твердого состояния в жидкое
Тип материала	Встречается только в аморфных и полукристаллических материалах.	Встречается в кристаллических материалах.
Изменение состояния	Переход из стеклянного состояния в резиновое без изменения фазы	Твердая фаза в жидкую фазу
Молекулярная структура	Никаких изменений в молекулярной структуре; остается аморфным	Полный распад кристаллической структуры
Обратимость	Полностью обратимый процесс	Обратимый фазовый переход
Диапазон температур	Обычно происходит при более низких температурах, чем Tm	Обычно выше Tg
Факторы влияния	– Химическая структура полимера – Молекулярный вес – Содержание пластификатора – Гибкость	- Давление – Химическая связь – Форма и размер молекул – Молекулярная упаковка
Метод измерения	Обычно измеряется с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии.	Измеряется при определенном давлении (обычно стандартном давлении)
Промышленное значение	Имеет решающее значение в переработке и применении полимеров	Важно для выбора и обработки материала
Физическое состояние	Материал остается твердым, но становится гибким/резиновым	Материал полностью превращается в жидкость
Изменение энергии	Включает постепенное смягчение	Включает в себя полное фазовое превращение
Воздействие приложения	Определяет гибкость материала и условия обработки	Определяет термостойкость материала и пределы его обработки.
Зависимость от скорости нагрева	Более чувствителен к изменениям скорости нагрева	Менее чувствителен к изменению скорости нагрева

Как Tg и Tm определяют категории полимеров

Термопласты против термореактивных материалов: Tg и Tm помогают различать эти категории. Термопластики имеют как Tg, так и Tm и могут многократно изменять форму при нагревании. Термореактивные же материалы сшиваются при высоких температурах, устанавливая форму при охлаждении. Они демонстрируют Tg, но не типичную Tm, поскольку не плавятся.

Кристалличность и свойства: Полимеры с высокой кристалличностью имеют четкую, четкую Tm и, как правило, более высокую механическую прочность. Полимеры с более высоким содержанием аморфности имеют заметную Tg и большую гибкость, но меньшую структурную жесткость.

Tg и Tm в изготовлении пресс-форм

Температура стеклования (Tg) и температура плавления (Tm) являются критическими параметрами в процессах литья под давлением и литья под давлением, поскольку они напрямую влияют на условия обработки и качество конечного продукта. Если температура обработки ниже Tg, полимер остается жестким и хрупким, что приводит к ограниченной гибкости и повышенному риску разрушения в процессе формования. Это может привести к дефектам, таким как трещины или неполное заполнение полости формы, что в конечном итоге ставит под угрозу целостность формованных деталей.

Напротив, Tm устанавливает максимальную температуру, необходимую для полного расплавления полимера, гарантируя, что материал может правильно затекать в полость формы. Если температура превышает Tm, полимер может деградировать или разложиться, что приведет к плохим свойствам материала и дефектам в конечном продукте.

Когда температура обработки близка или превышает Tg, свойства материала могут существенно измениться. Полимер становится более пластичным, что позволяет лучше деформироваться без разрывов, что улучшает характеристики текучести и облегчает заполнение сложных конструкций форм. Однако повышенные температуры могут также привнести новые механизмы деградации, такие как термическое окисление или разрыв цепи, что может отрицательно повлиять на общее качество формованных деталей, включая их механическую прочность и термическую стабильность.

Влияние Tg и Tm выходит за рамки температур обработки и влияет на время охлаждения и цикла формования. Когда температура приближается к Tg во время охлаждения, материал переходит из резиноподобного состояния в стеклообразное, что может повлиять на скорость охлаждения и время цикла. Если охлаждение слишком быстрое, это может привести к внутренним напряжениям или короблению в конечном продукте. И наоборот, если время охлаждения увеличено, это может обеспечить лучшую кристаллизацию в полукристаллических полимерах, улучшая их механические свойства.

Кроме того, Tg и Tm влияют на различные свойства материала во время обработки, включая теплопроводность, оптическую прозрачность и механические характеристики. Например, полимеры, обработанные выше Tg, обычно демонстрируют улучшенные термические и механические свойства, поскольку они могут лучше выдерживать напряжения, возникающие во время формования. Это особенно важно в приложениях, где конечный продукт подвергается механическим нагрузкам или термоциклированию.

Критические параметры обработки, на которые влияют Tg и Tm, включают скорость потока впрыска, температуру стенки формы, давление упаковки и ориентацию волокон в композитных материалах. Эти параметры должны тщательно контролироваться, чтобы обеспечить надлежащий поток материала, поддерживать желаемые физические свойства и достигать постоянного качества деталей. Например, оптимальная скорость потока впрыска необходима для эффективного заполнения формы без возникновения таких дефектов, как недостаточные впрыски или чрезмерный облой.

Соображения надежности также подчеркивают важность контроля температуры. Превышение Tg во время обработки может привести к появлению новых механизмов отказа, таких как повышенная хрупкость или пониженная ударопрочность, что может отрицательно повлиять как на электрические, так и на механические свойства формованных деталей. Это, в свою очередь, влияет на долгосрочную надежность и производительность конечного продукта, особенно в сложных условиях применения.

Tg обычных пластиковых литьевых материалов

В следующей таблице приведены температуры стеклования (Tg) в градусах Цельсия для различных материалов для литья пластмасс под давлением:

Сотрудничество с Moldie

От концепции до производства, плесень предлагает комплексные услуги, включая проектирование деталей, создание прототипов, проектирование пресс-форм и крупномасштабное производство.

У нас есть:

– Передовые технологии изготовления пресс-форм для литья пластмасс под давлением
– Решения для точного литья под давлением
– Индивидуальные услуги литья под давлением
– Экспертное проектирование и инжиниринг пресс-форм
– Полный спектр услуг OEM/ODM

Независимо от того, нужны ли вам сложные автомобильные компоненты или точные промышленные детали, Moldie обеспечивает совершенство в каждом проекте. Наш современный цех и опытная команда гарантируют, что ваши производственные потребности будут удовлетворены с бескомпромиссным качеством и эффективностью.