Diferença chave – Temperatura de transição vítrea vs Temperatura de fusão
A investigação das propriedades térmicas dos elastômeros é essencial para decidir sua aplicação final e os parâmetros do processo de fabricação. As propriedades térmicas dos elastômeros podem ser examinadas usando diferentes parâmetros de teste, como temperaturas de transição, faixa de temperatura útil, capacidade calorífica, condutividade térmica, dependência da temperatura das propriedades mecânicas e coeficiente de expansão térmica linear. Existem dois tipos de parâmetros de temperatura que estão sob temperaturas de transição, a saber, temperatura de transição vítrea (Tg) e temperatura de fusão (Tm). Na indústria de polímeros, essas temperaturas são utilizadas para a identificação de materiais e seus parâmetros de qualidade. A temperatura de transição dos polímeros pode ser avaliada com muita precisão usando instrumentos avançados como analisador mecânico dinâmico (DMA) e calorímetro de varredura diferencial (DSC). Na temperatura de transição vítrea, uma mudança reversível na fase de viscosa para vítrea ou vice-versa ocorre nas regiões amorfas do polímero devido a uma mudança na temperatura, enquanto na temperatura de fusão, as regiões cristalinas ou semicristalinas de um polímero mudam para uma fase amorfa sólida. Esta é a principal diferença entre a temperatura de transição vítrea e a temperatura de fusão.
O que é temperatura de transição vítrea?
A temperatura de transição vítrea é a temperatura na qual um estado viscoso ou emborrachado de um polímero amorfo ou semicristalino muda para um estado quebradiço e vítreo. Esta é uma transição reversível. Abaixo das temperaturas de transição vítrea, os polímeros são duros e rígidos como o vidro. Acima da temperatura de transição vítrea, os polímeros apresentam propriedades viscosas ou emborrachadas com menos rigidez. A transição vítrea é uma reação de segunda ordem, pois há uma mudança nas derivadas. As mudanças no polímero acima e abaixo ocorrem devido ao movimento molecular devido às mudanças de energia. Esta temperatura é muito influenciada pela estrutura das moléculas. Além disso, também depende da frequência da deformação cíclica, do efeito dos ingredientes compostos, como plastificantes, enchimentos, etc., e da taxa de mudança de temperatura.
Figura 01: Densidade na Temperatura
De acordo com observações experimentais, verifica-se que em um polímero simétrico, a temperatura de transição vítrea é metade de sua temperatura de fusão, enquanto em um polímero assimétrico, a temperatura de transição vítrea é 2/3 de seu valor de fusão (em graus de Kelvin). No entanto, essas relações não são universais e apresentam desvios em muitos polímeros. A transição vítrea é importante para determinar a faixa de trabalho do polímero, avaliando a flexibilidade e a natureza da resposta ao estresse mecânico.
O que é temperatura de fusão?
A fusão é outro parâmetro importante de transições térmicas em polímeros. Normalmente, a temperatura de fusão é a temperatura na qual ocorre uma transição de fase; por exemplo, sólido para líquido ou líquido para vapor.
Figura 02: Fusão
No entanto, no que diz respeito aos polímeros, a temperatura de fusão é uma temperatura na qual ocorre uma transição de uma fase cristalina ou semicristalina para uma fase sólida amorfa. A fusão é uma reação endotérmica de primeira ordem. A entalpia de fusão do polímero pode ser utilizada para calcular o grau de cristalinidade, uma vez que se conhece a entalpia de fusão de 100% do mesmo polímero. Conhecer a temperatura de fusão também é muito importante, pois dá uma ideia sobre a faixa de trabalho de um polímero.
Qual é a diferença entre a temperatura de transição vítrea e a temperatura de fusão?
Temperatura de transição vítrea vs Temperatura de fusão |
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| Temperatura de transição vítrea é a temperatura na qual um estado viscoso ou emborrachado de um polímero amorfo ou semicristalino muda para um estado quebradiço e vítreo. | Temperatura de transição vítrea é a temperatura na qual um estado viscoso ou emborrachado de um polímero amorfo ou semicristalino muda para um estado quebradiço e vítreo. |
| Ordem da Reação | |
| A transição vítrea é uma reação de segunda ordem. | A fusão é uma reação de primeira ordem. |
| Acima de Tg ou Tm | |
| Regiões amorfas tornam-se emborrachadas, menos rígidas e não quebradiças | Regiões cristalinas se transformam em regiões amorfas sólidas. |
| Abaixo de Tg ou Tm | |
| Regiões amorfas tornam-se vítreas, rígidas e quebradiças. | Regiões cristalinas estáveis |
| Relação (conforme observações experimentais) | |
| Tg=1/2 Tm (para polímeros simétricos) | Tg=2/3 Tm (para polímeros assimétricos) |
Resumo – Temperatura de Transição do Vidro vs Temperatura de Fusão
As temperaturas de transição vítrea e de fusão são propriedades de transição térmica muito importantes dos polímeros. Acima da temperatura de transição vítrea, os polímeros têm propriedades de borracha, enquanto, abaixo dessa temperatura, têm propriedades vítreas. A transição vítrea ocorre em polímeros amorfos. A fusão é a mudança de fase de cristalino para sólido amorfo. A temperatura de fusão é importante para calcular o grau de cristalinidade. Ambos os valores de temperatura são extremamente úteis para determinar a qualidade e a faixa de trabalho dos polímeros.
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