Diferencia clave: temperatura de transición vítrea frente a temperatura de fusión
La investigación de las propiedades térmicas de los elastómeros es fundamental para decidir su aplicación final y los parámetros del proceso de fabricación. Las propiedades térmicas de los elastómeros se pueden examinar utilizando diferentes parámetros de prueba, como temperaturas de transición, rango de temperatura útil, capacidad calorífica, conductividad térmica, dependencia de la temperatura de las propiedades mecánicas y coeficiente de expansión térmica lineal. Hay dos tipos de parámetros de temperatura que se encuentran bajo las temperaturas de transición, a saber, la temperatura de transición vítrea (Tg) y la temperatura de fusión (Tm). En la industria de polímeros, estas temperaturas se utilizan para la identificación de materiales y sus parámetros de calidad. La temperatura de transición de los polímeros se puede evaluar con mucha precisión mediante el uso de instrumentos avanzados como el analizador mecánico dinámico (DMA) y el calorímetro diferencial de barrido (DSC). A la temperatura de transición vítrea, se produce un cambio reversible de fase de viscoso a vítreo o viceversa en las regiones amorfas del polímero debido a un cambio de temperatura, mientras que a la temperatura de fusión, las regiones cristalinas o semicristalinas de un polímero cambian a una fase sólida amorfa. Esta es la diferencia clave entre la temperatura de transición vítrea y la temperatura de fusión.
¿Qué es la temperatura de transición vítrea?
La temperatura de transición vítrea es la temperatura a la que un estado viscoso o gomoso de un polímero amorfo o semicristalino cambia a un estado quebradizo y vítreo. Esta es una transición reversible. Por debajo de las temperaturas de transición vítrea, los polímeros son duros y rígidos como el vidrio. Por encima de la temperatura de transición vítrea, los polímeros muestran propiedades viscosas o gomosas con menos rigidez. La transición vítrea es una reacción de segundo orden ya que hay un cambio en los derivados. Los cambios en el polímero arriba y abajo ocurren debido al movimiento molecular debido a los cambios de energía. Esta temperatura está muy influenciada por la estructura de las moléculas. Además, también depende de la frecuencia de la deformación cíclica, el efecto de los ingredientes compuestos como plastificantes, rellenos, etc., y la tasa de cambio de temperatura.
Figura 01: Densidad en temperatura
Según las observaciones experimentales, se encuentra que en un polímero simétrico, la temperatura de transición vítrea es la mitad de su temperatura de fusión, mientras que en un polímero asimétrico, la temperatura de transición vítrea es 2/3 de su valor de fusión (en grados de Kelvin). Sin embargo, estas relaciones no son universales y tienen desviaciones en muchos polímeros. La transición vítrea es importante para determinar el rango de trabajo del polímero, evaluando la flexibilidad y la naturaleza de la respuesta al estrés mecánico.
¿Qué es la temperatura de fusión?
La fusión es otro parámetro importante de las transiciones térmicas en los polímeros. Por lo general, la temperatura de fusión es la temperatura a la que se produce una transición de fase; por ejemplo, de sólido a líquido o de líquido a vapor.
Figura 02: Fusión
Sin embargo, en lo que respecta a los polímeros, la temperatura de fusión es una temperatura a la que tiene lugar una transición de una fase cristalina o semicristalina a una fase amorfa sólida. La fusión es una reacción endotérmica de primer orden. La entalpía de fusión del polímero se puede utilizar para calcular el grado de cristalinidad, dado que se conoce la entalpía de fusión del 100% del mismo polímero. Conocer la temperatura de fusión también es muy importante ya que da una idea sobre el rango de trabajo de un polímero.
¿Cuál es la diferencia entre la temperatura de transición vítrea y la temperatura de fusión?
Temperatura de transición vítrea frente a temperatura de fusión |
|
| La temperatura de transición vítrea es la temperatura a la que un estado viscoso o gomoso de un polímero amorfo o semicristalino cambia a un estado quebradizo y vítreo. | La temperatura de transición vítrea es la temperatura a la que un estado viscoso o gomoso de un polímero amorfo o semicristalino cambia a un estado quebradizo y vítreo. |
| Orden de reacción | |
| La transición vítrea es una reacción de segundo orden. | La fusión es una reacción de primer orden. |
| Por encima de Tg o Tm | |
| Las regiones amorfas se vuelven gomosas, menos rígidas y no quebradizas | Las regiones cristalinas se transforman en regiones sólidas amorfas. |
| Por debajo de Tg o Tm | |
| Las regiones amorfas se vuelven vítreas, rígidas y quebradizas. | Regiones cristalinas estables |
| Relación (según observaciones experimentales) | |
| Tg=1/2 Tm (para polímeros simétricos) | Tg=2/3 Tm (para polímeros asimétricos) |
Resumen: temperatura de transición vítrea frente a temperatura de fusión
Tanto la transición vítrea como la temperatura de fusión son propiedades de transición térmica muy importantes de los polímeros. Por encima de la temperatura de transición vítrea, los polímeros tienen propiedades gomosas, mientras que por debajo de esta temperatura tienen propiedades vítreas. La transición vítrea ocurre en polímeros amorfos. La fusión es el cambio de fase de cristalino a sólido amorfo. La temperatura de fusión es importante para calcular el grado de cristalinidad. Ambos valores de temperatura son extremadamente útiles para determinar la calidad y el rango de trabajo de los polímeros.
Descargue la versión en PDF de la temperatura de transición vítrea frente a la temperatura de fusión
Puede descargar la versión en PDF de este artículo y utilizarlo sin conexión según la nota de la cita. Descargue la versión en PDF aquí Diferencia entre la temperatura de transición vítrea y la temperatura de fusión
