6771815108

1.6. Stany fizyczne polimerów

Znajomość stanów fizycznych polimerów oraz temperatur, w których zachodzą przejścia z jednego stanu do drugiego, jest bardzo ważna, gdyż determinują one większość właściwości tworzyw sztucznych. Wiadomości te są także niezbędne podczas ustalania podstawowych parametrów technologicznych w trakcie ich przetwarzania.

Ze względu na to, że nawet w polimerach posiadających obszary krystaliczne udział fazy nieuporządkowanej jest zazwyczaj dominujący, w tym miejscu zostaną omówione stany fizyczne, w jakich mogą występować polimery amorficzne. Należą do nich: stan szklisty, elastyczny oraz plastyczny (rys. 1.9).

Polimery w stanie szklistym charakteryzują się dużą sprężystością - pod działaniem sił zewnętrznych ulegają nieznacznym odkształceniom, które są niezależne od czasu działania tych sił i po ich ustąpieniu zanikają.

T_z    T_m T_p    T_r

= STAN SZKLISTY =	^ STAN ELASTYCZNY ^	STAN PLASTYCZNY |	ROZKŁADU :
	mm		[........

ZAKRES ZAKRES SPRĘŻYSTOŚCI ELASTOPLASTYCZNOŚCI

Objaśnienia:

T_z - temperatura zeszklenia

T_m - temperatura mięknienia (również oznaczana jako T_g)

T_p - temperatura płynięcia (również oznaczana jako T_f)

T_r - temperatura rozkładu

Rys. 1.9. Stany fizyczne polimerów i charakterystyczne temperatury przemiany

Źródło: K. Dobosz, A. Matysiak, Przetwórstwo tworzyw sztucznych. Związek Doskonalenia Zawodowego,

Warszawa 1988, s. 12

Niektóre z tworzyw sztucznych, takie jak np. żywice fenolowo—formaldehydowe czy epoksydowe, występują jedynie w stanie szklistym, a ich ogrzewanie nie powoduje przejścia w inne stany fizyczne, lecz rozkład termiczny (po przekroczeniu temperatury rozkładu T_r).

Ogrzewanie polimerów amorficznych prowadzi do ich przejścia ze stanu szklistego w elastyczny, co następuje w temperaturze zwanej temperaturą zeszklenia (oznacza się ją symbolem T_z lub T_g). Polimery w stanie elastycznym ulegają odkształceniom elastycznym, które są również odwracalne, jednakże zależą od czasu działania sił zewnętrznych. Dla elastomerów stan elastyczny jest ostatecznym stanem fizycznym i dalsze ogrzewanie prowadzi do ich rozkładu.

Duża grupa polimerów w wyniku dalszego podnoszenia temperatury przechodzi do stanu plastycznego (lepko-płynnego), przy czym temperatura tego przejścia zwana jest temperaturą płynięcia (T_p lub Tf). Pod działaniem sił zewnętrznych polimery te ulegają odkształceniu, które nie zanika po ich ustąpieniu. Do tej grupy należą związki nieusieciowane, takie jak np.: polichlorek winylu), polimetakrylan metylu) czy też poliwęglany. Dalsze ich ogrzewanie prowadzi do termicznego rozkładu (po przekroczeniu Tr).

9