Glastemperatuur
Van Wikipedia
De glastemperatuur is die temperatuur waarbij een amorfe vaste stof (een glas) smelt tot een meestal erg visceuze vloeistof.
Glastemperaturen zijn vooral bij polymeren van groot belang. Hoewel sommige polymeren (zoals polyethyleen) ook (semi-)kristallijne vaste stoffen kunnen vormen, zijn de meesten 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 heeft laten zien 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 :
- Het polymeer is in een amorfe toestand.
- De ketens kunnen over elkaar glijden (vloeien; 'plastic').
Bij T < Tg :
- Het materiaal is een vaste, glasachtige stof.
[bewerk] Typische waarden
| Materiaal | De glastemperatuur (in °C) |
|---|---|
| PDMS | -125 |
| HDPE | -120 tot -90 |
| LDPE | -110 tot -25 |
| Water | -39 |
| 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 |
