Омилҳое, ки ба ҳарорати гузариши шиша, ҳарорати гудохта ва ҳарорати ҷараёни часпаки полимерҳо таъсир мерасонанд

Ҳарорати гузариши шиша (Tg), ҳарорати обшавӣ (Tm) (барои полимерҳои кристаллӣ) ва ҳарорати ҷараёни часпак (Tf) (барои полимерҳои ғайрикристаллӣ)-и полимерҳо параметрҳои муҳими ҳарорат мебошанд. Tg ҳарорати хидматрасонии полимерро муайян мекунад, дар ҳоле ки Tm ва Tf ҳарорати коркарди полимерро муайян мекунанд. Омилҳои зиёде мавҷуданд, ки ба арзишҳои Tg, Tm ва Tf-и полимер таъсир мерасонанд.

Таъсири сохтор ва хосиятҳои полимер

I. Сохтори занҷир

(1) Занҷири асосӣ. Воридшавии гурӯҳҳои сахт, ба монанди фенил, гурӯҳҳои бифенил ва пайвандҳои дугонаи конъюгатӣ дар занҷири асосӣ сахтии занҷирро зиёд мекунад, дар ҳоле ки Tg, Tm ва Tf ҳама меафзояд; воридшавии пайвандҳои эфирӣ ва пайвандҳои дугонаи ҷудогона дар занҷири асосӣ занҷирро чандир мегардонад ва Tg, Tm ва Tf ҳама коҳиш меёбанд.

(2) Гурӯҳҳои паҳлӯӣ. Вақте ки гурӯҳи паҳлӯӣ гурӯҳи сахт аст, чандирии занҷир бо афзоиши ҳаҷми гурӯҳи паҳлӯӣ кам мешавад ва Tg, Tm ва Tf ҳама меафзояд; вақте ки гурӯҳи паҳлӯӣ (ё занҷири паҳлӯӣ) гурӯҳи чандир (ё занҷири чандир) аст, ҳар қадар гурӯҳи паҳлӯӣ (занҷир) калонтар бошад, чандирӣ ҳамон қадар беҳтар аст, пас чандирии тамоми занҷири молекулавӣ беҳтар аст ва Tg, Tm ва Tf ҳама кам мешавад.

Омезиши (1) ва (2) нишон медиҳад, ки ҳамаи омилҳои сохтори занҷир, ки сахтии занҷирро зиёд мекунанд, метавонанд арзишҳои Tg, Tm ва Tf-ро зиёд кунанд ва ҳамаи омилҳои сохтори занҷир, ки чандирии занҷирро зиёд мекунанд, метавонанд арзишҳои Tg, Tm ва Tf-ро кам кунанд.

II. Қувваҳои байнимолекулавӣ
Полимерҳои қутбӣ, ки дорои таъсири мутақобилаи қавӣ байни гурӯҳҳои қутбӣ дар занҷири молекулавӣ ва қувваҳои қавии байнимолекулавӣ мебошанд, нисбат ба арзишҳои мувофиқ барои полимерҳои ғайриқутбӣ арзишҳои калонтари Tg, Tm ва Tf доранд; ва арзишҳои Tg, Tm ва Tf ҳама бо афзоиши қувваҳои байнимолекулавӣ меафзояд.

III. Вазни молекулавӣ
Азбаски Tm бо кристаллизатсия алоқаманд аст, умуман, вазни молекулавӣ ба Tm таъсири кам мерасонад ва ҳам Tg ва ҳам Tf бо афзоиши вазни молекулавӣ меафзояд. Барои Tg, ин тамоюл дар вазнҳои молекулавии паст бештар намоён аст, дар ҳоле ки Tg ҳангоми афзоиши вазни молекулавӣ то сатҳи муайян хеле суст тағйир меёбад.

Таъсири вазни молекулавӣ ба Tf нисбат ба Tg хеле назаррастар аст. Ин аз он сабаб аст, ки таъсири вазни молекулавӣ ба Tg ба таъсири охири занҷир нисбат дода мешавад, ки онро танҳо вақте нишон додан мумкин аст, ки миқдори охири занҷири система нисбатан баланд бошад, яъне вазни молекулавӣ нисбатан паст бошад; пас аз он ки вазни молекулавӣ то андозае баланд аст ва вазни охири занҷир то андозае қариб ночиз аст, таъсири он ба Tg назаррас нест.

Tf ҳарорати критикӣ аст, ки дар он маркази массаи тамоми занҷири полимер ҷойивазкунӣ мегирад ва ҳаракати тамоми занҷир бо ҳаракати мувофиқи ҳамаи сегментҳои занҷир ба даст оварда мешавад. Ҳар қадар вазни молекулавӣ баландтар бошад, ҳамон қадар шумораи сегментҳои занҷире, ки бояд якҷоя ҳаракат кунанд, зиёд мешавад ва ҳамон қадар қувваҳои соишӣ, ки ҳангоми ҳаракат бояд бартараф карда шаванд, зиёд мешаванд ва Tf ҳамон қадар баландтар аст. Аз ин рӯ, арзиши Tf аз вазни молекулавӣ сахт вобаста аст.

Таъсири омилҳои беруна

I. Иловаҳои ҳалшавандаи молекулаҳои хурд

Баъзан ба компонентҳо пластификаторҳо ё дигар иловаҳои ҳалшаванда илова карда мешаванд, то хосиятҳои коркардро беҳтар кунанд ё ба маҳсулот намуди муайяне диҳанд.шаклдиҳӣ ва коркарди полимерҳоДар мавриди полимерҳо, ин молекулаҳои хурд ба ҳалкунандаҳо баробаранд ва онҳо Tg, Tm ва Tf-и полимерро кам мекунанд.

II. Қувваҳои беруна

Қувваҳои берунаи яксамта ба қисмҳои занҷир таъсири тела медиҳанд, аз ин рӯ, афзоиши қувваҳои беруна метавонанд Tg ва Tf-ро кам кунанд. Афзоиши давомнокии қувваи беруна инчунин ба ҳаракати молекулаҳо дар самти қувваи беруна мусоидат мекунад, ки Tf-ро низ кам мекунад. Афзоиши фишор ҳаҷми озодро кам мекунад ва Tg ва Tf-ро зиёд мекунад.

Таъсири қувваҳои беруна ба Tm чунин аст: вақте ки полимер таҳти таъсири қувваҳои кашиш кристалл мешавад, қобилияти кристаллшавӣ меафзояд, ки дар натиҷа дараҷаи кристаллӣ ва инчунин нуқтаи обшавии кристаллҳо, яъне Tm меафзояд; кристаллшавӣ таҳти фишор ғафсии пластинаро зиёд мекунад, ки ин камолоти кристаллро зиёд мекунад ва Tm-ро низ баландтар мекунад.

III. Сатҳи санҷиш

Ин аз нигоҳи бузургии арзиши озмоишӣ, ки аз нигоҳи санҷиши ҳарорат ба даст оварда шудааст, аст. Азбаски ҳаракати занҷирҳои полимер раванди релаксатсия аст ва аз вақт вобаста аст, байни арзиши озмоишии Tg ва миқёси вақти таҷрибавӣ робита вуҷуд дорад: афзоиши суръати гармшавӣ ё басомади таҷрибаҳои динамикӣ Tg-ро зиёд мекунад. Ҳамин чиз барои Tf ва баръакс барои Tm низ дуруст аст. Ҳангоми санҷиши арзишҳои Tm, агар ҳарорат оҳиста-оҳиста баланд карда шавад, аввал донаҳои нокомилро об кардан мумкин аст ва сипас дар ҳарорати каме баландтар ба кристаллҳои комилтар ва устувортар аз нав кристалл кардан мумкин аст. Нуқтаи обшавии ниҳоӣ, ки ба ном "нуқтаи обшавӣ" аст, ҳароратест, ки дар он ҳамаи кристаллҳои комилтар об мешаванд ва аз арзише, ки ҳангоми баландшавии босуръати ҳарорат чен карда мешавад, баландтар хоҳанд буд.