Différence clé - température de transition vitreuse vs température de fusion
L'étude des propriétés thermiques des élastomères est essentielle pour décider de leur application finale et des paramètres du processus de fabrication. Les propriétés thermiques des élastomères peuvent être examinées à l'aide de différents paramètres de test tels que les températures de transition, la plage de température utile, la capacité thermique, la conductivité thermique, la dépendance à la température des propriétés mécaniques et le coefficient de dilatation thermique linéaire. Il existe deux types de paramètres de température qui relèvent des températures de transition, à savoir la température de transition vitreuse (Tg) et la température de fusion (Tm). Dans l'industrie des polymères, ces températures sont utilisées pour l'identification des matériaux et leurs paramètres de qualité. La température de transition des polymères peut être évaluée de manière très précise à l'aide d'instruments avancés tels que l'analyseur mécanique dynamique (DMA) et le calorimètre à balayage différentiel (DSC). À la température de transition vitreuse, un changement réversible de phase de visqueux à vitreux ou vice versa se produit dans les régions amorphes du polymère en raison d'un changement de température, alors qu'à la température de fusion, les régions cristallines ou semi-cristallines d'un polymère se transforment en un phase solide amorphe. C'est la principale différence entre la température de transition vitreuse et la température de fusion.
Qu'est-ce que la température de transition vitreuse ?
La température de transition vitreuse est la température à laquelle un état visqueux ou caoutchouteux d'un polymère amorphe ou semi-cristallin passe à un état fragile et vitreux. Il s'agit d'une transition réversible. En dessous des températures de transition vitreuse, les polymères sont durs et rigides comme le verre. Au-dessus de la température de transition vitreuse, les polymères présentent des propriétés visqueuses ou caoutchouteuses avec moins de rigidité. La transition vitreuse est une réaction du second ordre car il y a un changement dans les dérivés. Les changements de polymère au-dessus et en dessous se produisent en raison du mouvement moléculaire dû aux changements d'énergie. Cette température est fortement influencée par la structure des molécules. De plus, cela dépend également de la fréquence de la déformation cyclique, de l'effet des ingrédients de mélange tels que les plastifiants, les charges, etc., et du taux de changement de température.
Figure 01: Densité sur la température
Selon les observations expérimentales, on constate que dans un polymère symétrique, la température de transition vitreuse est la moitié de sa température de fusion, tandis que dans un polymère asymétrique, la température de transition vitreuse est de 2/3 de sa valeur de fusion (en degrés de Kelvin). Cependant, ces relations ne sont pas universelles et présentent des écarts dans de nombreux polymères. La transition vitreuse est importante pour déterminer la plage de travail du polymère, en évaluant la flexibilité et la nature de la réponse aux contraintes mécaniques.
Qu'est-ce que la température de fusion ?
La fusion est un autre paramètre important des transitions thermiques dans les polymères. Habituellement, la température de fusion est la température à laquelle une transition de phase se produit; par exemple, solide à liquide ou liquide à vapeur.
Figure 02: Fusion
Cependant, en ce qui concerne les polymères, la température de fusion est une température à laquelle s'effectue le passage d'une phase cristalline ou semi-cristalline à une phase solide amorphe. La fusion est une réaction endothermique du premier ordre. L'enthalpie de fusion du polymère peut être utilisée pour calculer le degré de cristallinité, étant donné que l'enthalpie de fusion de 100 % du même polymère est connue. Connaître la température de fusion est également très important car cela donne une idée de la plage de travail d'un polymère.
Quelle est la différence entre la température de transition vitreuse et la température de fusion ?
Température de transition vitreuse vs température de fusion |
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| La température de transition vitreuse est la température à laquelle un état visqueux ou caoutchouteux d'un polymère amorphe ou semi-cristallin passe à un état fragile et vitreux. | La température de transition vitreuse est la température à laquelle un état visqueux ou caoutchouteux d'un polymère amorphe ou semi-cristallin passe à un état fragile et vitreux. |
| Ordre de réaction | |
| La transition vitreuse est une réaction de second ordre. | La fonte est une réaction de premier ordre. |
| Au-dessus de Tg ou Tm | |
| Les régions amorphes deviennent caoutchouteuses, moins rigides et non cassantes | Les régions cristallines se transforment en régions solides amorphes. |
| En dessous de Tg ou Tm | |
| Les régions amorphes deviennent vitreuses, rigides et cassantes. | Régions cristallines stables |
| Relation (selon les observations expérimentales) | |
| Tg=1/2 Tm (pour les polymères symétriques) | Tg=2/3 Tm (pour les polymères asymétriques) |
Résumé - Température de transition vitreuse vs température de fusion
Les températures de transition vitreuse et de fusion sont des propriétés de transition thermique très importantes des polymères. Au-dessus de la température de transition vitreuse, les polymères ont des propriétés caoutchouteuses, alors qu'en dessous de cette température, ils ont des propriétés vitreuses. La transition vitreuse se produit dans les polymères amorphes. La fusion est le changement de phase du cristallin au solide amorphe. La température de fusion est importante pour calculer le degré de cristallinité. Les deux valeurs de température sont extrêmement utiles pour déterminer la qualité et la plage de travail des polymères.
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