Glastemperatuur

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

De glastemperatuur is de temperatuur waarbij een amorfe vaste stof zoals een glas of polymeer, bros wordt bij koeling, of zacht bij verwarming.

Glastemperaturen zijn vooral bij polymeren van groot belang. Hoewel sommige polymeren (zoals polyethyleen) ook (semi-)kristallijne vaste stoffen kunnen vormen, zijn de meeste niet (of niet goed) in staat een regelmatige stapeling van hun moleculen in een kristalrooster te ondergaan. Zij blijven daarom gemakkelijk tot onder hun eigenlijke smeltpunt vloeibaar. Bij een lagere temperatuur ondergaan zij echter toch een stollingsproces, waarbij veel van de bewegingsvrijheid van de polymeerketens te loor gaat. Kauzmann toonde aan dat een dergelijke overgang thermodynamisch noodzakelijk is, omdat anders bij nog lagere temperaturen een paradoxale situatie zou ontstaan.

Voor veel polymeren met lineaire ketens is de overgang van een stroperige vloeistof naar een harde glasachtige substantie in een vrij klein temperatuurgebied achter de rug en kan men aan de overgang een zogenoemde fictieve glastemperatuur Tg toekennen. Daarbij moet echter wel gesteld worden dat de ligging van dit 'punt' -anders dan bij kristallijne smeltpunten- enigszins afhangt van de tijdschaal waarop men de overgang doorloopt. Men spreekt in dit verband wel van het tijd-temperatuursuperpositieprincipe. Een andere manier om hetzelfde te stellen is te zeggen dat de glastemperatuur alleen dan een punt op de temperatuurschaal is als de verandering bij een bepaalde frequentie wordt gemeten. De mogelijkheid om Differentiële Scanning Calorimetrie uit te voeren waarbij de temperatuur met een bepaalde frequentie gemoduleerd wordt heeft daarom veel preciezere meting van glaspunten mogelijk gemaakt.

Voor polymeren met een grote mate van kruisverbindingen verbreedt de glasovergang tot een geheel geleidelijk verandering van eigenschappen over een breed temperatuurgebied en men kan dan niet meer van een glastemperatuur spreken. Een goed voorbeeld daarvan is gevulcaniseerde rubber. Een poging deze stof tot smelten te brengen is tevergeefs. Het materiaal wordt geleidelijk wat vervormbaar om vervolgens (onwelriekend) te ontleden.

Bij T > Tg :

  • De ketens kunnen over elkaar glijden (vloeien; 'plastic').

Bij T < Tg :

  • Het materiaal is een vaste, glasachtige stof.
  • Het polymeer is in een amorfe toestand.

Typische waarden[bewerken]

Materiaal De glastemperatuur (in °C)
PDMS -125
HDPE -120 tot -90
LDPE -110 tot -25
PP (atactisch) -20
pet 69 tot 75
pvc 65 tot 81
PS 90 tot 100
PP (isotactisch) 100
PMMA 100 tot 120
PC 150
PAI 295

Zie ook[bewerken]

Externe links[bewerken]