Ттг на что влияет: ТТГ, Тиреотропный гормон, показания к назначению, правила подготовки к сдаче анализа, расшифровка результатов и показатели нормы.

Содержание

Тиреотропный гормон (Тиреотропин, ТТГ)

Материал для исследования: Сыворотка или плазма

Физиологические состояния приводящие к изменению уровня ТТГ в крови

У здоровых новорожденных при рождении отмечается резкий подъем уровня ТТГ в крови, и к к концу 1-й недели жизни он достигает уровня как у взрослых. У женщин концентрация ТТГ в крови выше, чем у мужчин примерно на 20%. С возрастом концентрация ТТГ незначительно повышается. Для ТТГ характерен суточный ритм: наивысших величин ТТГ в крови достигает к 2-4 ч ночи, в утренние часы наибольший уровень в крови определяется в 6 ч утра, минимальные значения ТТГ отмечаются в 17-18 ч вечера. У женщин среднего возраста и старых мужчин максимальный пик ТТГ (тиреотропин) в сыворотке крови приходится на декабрь.

Заболевания и состояния при которых возможны изменения уровня ТТГ в крови

Булимия, тепловой стресс, голодание, преморбидное состояние, курение, хирургические вмешательства вызывают снижение тиреотропного гормона в сыворотке; прекращение курения, электроконвульсивная терапия, упражнения на велоэргометре, контакт со свинцом, беременность (III триместр), преэклампсия, некоторые хирургические вмешательства (холецистэктомия), гемодиализ – увеличение.

Лекарственные препараты, оказывающие влияние на уровень ТТГ в крови

Снижению ТТГ (тиреотропин) способствует прием следующих препаратов: амиодарон (гипертиреоидные больные), анаболические стероиды, апоморфин, аспирин, бомбезин, клофибрат, кортикостероиды, цитостатики, диназол, добутамин, допамин, допексамин, фенолдропан, фудариковая кислота, глюкокортикоиды, соматотропинрилизинг-гормон, гидрокортизон, интерферон-2, иодоамид и другие рентгеноконтрастные средства, иозамицин, левотироксин, лизурид, метерголин, нифедипин, октреотид, перибедил, пимозид, пиридоксин, соматостатин, тироксин, периорфинпронин, тролеандомицин.

Повышению ТТГ (тиреотропин) способствует прием таких препаратов, как: аминоглютетимид, амиодарон (у эутириоидных и гипотиреоидных больных), атенолол, бензеразид, кальцитонин, хлорпромазин, кломифен, домперидон, эритрозин, сульфат железа, флунаризин, фуросемид, иобензаминовая кислота, иодиды, глицерин с йодом, иопаноевая кислота, иподейт, литий, ловастатин, метимазол, метоклопрамид, метопролол, моноиодтирозин, морфин, фенитоин, паразосин, преднизон, пропранолол, рифампин, тиротропинрилизинг-гормон, тиропаноевая кислота, вальпроевая кислота.

Увеличение концентрации

Снижение концентрации

Первичная гипофункция щитовидной железы

Первичная гиперфункция щитовидной железы

Подострый тиреоидит

Гипоталамно-гипофизарная недостаточность

Тиреоидит Хашимото

Опухоль гипофиза

Опухоль гипофиза

Послеродовой некроз гипофиза

Эктопическая секреция при опухолях легкого, молочной железы

Прием гормонов щитовидной железы

Эндемический зоб

Синдром Иценко-Кушинга

Воспаление щитовидной железы

Прием ацетилсаллициловой кислоты, гепарина, кортикостероидов

Состояние после иодотерапии

Рак щитовидной железы

ТТГ со скидкой до 50%

Интерпретация результатов анализов носит информационный характер, не является диагнозом и не заменяет консультации врача. Референсные значения могут отличаться от указанных в зависимости от используемого оборудования, актуальные значения будут указаны на бланке результатов.

Анализ крови на ТТГ является в подавляющем большинстве случаев достаточным тестом для оценки функции щитовидной железы. Определение концентрации Т4 (реже Т3) превышает диагностическое значение определения концентрации ТТГ только в той ситуации, когда необходима оценка быстро меняющегося содержания тиреоидных гормонов в организме (мониторинг тиреостатической терапии при токсическом зобе, мониторинг функции щитовидной железы у беременных).

При проведении анализа на гормоны ТТГ нижний диапазон значений концентрации представляет для клинициста наибольший интерес. Оценка концентрации ТТГ в низких диапазонах значений необходима:

  • Для диагностики тиреотоксикоза, особенно субклинического.
  • Для адекватного мониторинга супрессивной терапии препаратами тиреоидных гормонов различных форм зоба.
  • Для дифференциальной диагностики истинного тиреотоксикоза и подавления уровня ТТГ, происходящего во время беременности.

Наиболее частые причины расхождения результатов определения ТТГ и свободного Т4 с клинической картиной при выявленном диффузном увеличении размеров щитовидной железы:

  • Избыточная терапия гормонами щитовидной железы (уровень ТТГ понижен, уровень свободного Т4 в норме).
  • Недавно проведенная коррекция терапии гормонами щитовидной железы (ТТГ повышен, свободный Т4 в норме).
  • Прием препаратов содержащих Т3 (ТТГ понижен, свободный Т4 в норме).
  • Недостаточная терапия гормонами щитовидной железы (ТТГ повышен, свободный Т4 в норме)
  • Внетиреоидная патология.
  • Приём препаратов, влияющих на тиреоидный статус (глюкокортикоиды, дофамин и др. )
  • Тотальная резистентность к тиреоидным гормонам (ТТГ повышен, свободный Т4 повышен, клинический эутиреоз).
  • ТТГ-секретирующие опухоли (ТТГ повышен, свободный Т4 повышен, клинический тиреотоксикоз).

Единица измерения: мМЕ/л

Референсные значения:

Возраст

ТТГ, мМЕ/л

 мужчины 

 женщины 

 до 25 дней

0,7 — 9,8

1,5 — 6,5

 26 дней – 2 года    

0,7 — 5,9

1,0 — 5,7

 3 – 8 лет

0,3 — 5,0

0,3 — 5,0

 9 – 10 лет

1,0 — 3,7

0,9 — 4,0

 11 – 14 лет

0,8 — 3,9

0,7 — 3,4

 15 – 17 лет

0,7 — 2,8

0,6 — 3,7

 >17 лет

0,4 — 4,0

0,4 — 4,0

 беременные:

      

 I триместр

 

0,1 — 2,5

 II триместр

 

0,2 — 3,0

 III триместр

 

0,3 — 3,0

Повышение:

  • Первичная гипофункция щитовидной железы.
  • Подострый тиреоидит.
  • Тиреоидит Хашимото.
  • Опухоль гипофиза.
  • Эктопическая секреция при опухолях молочной железы, легкого.
  • Эндемический зоб.
  • Рак щитовидной железы.

Снижение:

  • Первичная гиперфункция щитовидной железы.
  • Гипоталамо-гипофизарная недостаточность.
  • Синдром Иценко – Кушинга.
  • Опухоль гипофиза.
  • Травма гипофиза.

Щитовидная железа и беременность — ГАУЗ ГКБ №9

Щитовидная железа — это небольшой орган, расположенный на передней поверхности шеи, по форме напоминающий бабочку. Ее масса в среднем 18- 30 г. и зависит от региона проживания. Щитовидная железа вырабатывает важнейшие для организма гормоны: тироксин (или Т4) и трийодтиронин (ТЗ), материалом для них служат аминокислота и йод. За функциями щитовидной железы следят «вышестоящие» железы — гипофиз, (вырабатывающий тиреотропный гормон ТТГ) и гипоталамус.

Гормоны щитовидной железы выполняют в организме ряд важных функций. В первую очередь, они регулируют основной обмен веществ, т.е. выработку энергии, необходимую для жизнедеятельности всего организма. Также гормоны щитовидной железы влияют на закладку и внутриутробное развитие таких органов и систем ребенка, как нервная, сердечно-сосудистая, половая системы, опорно-двигательный аппарат и др. В первые три года жизни они особенно важны для нормальной работы головного мозга, в дальнейшем, для становления и поддержания интеллекта.

Для того, чтобы щитовидная железа могла вырабатывать гормоны ТЗ и Т4 в необходимом для организма количестве, в организм человека в сут-ки должно поступать 150- 200 мкг йода с пищей. Во время беременности и кормления грудью эта потребность увеличивается до 250-300 мкг. Большая территория России, в том числе и Уральский регион, является зоной йодного дефицита, поэтому, употребляемые в пищу мясо, рыба, молочные и растительные продукты не удовлетворяют суточную потребность организма в йоде. В совокупности с ухудшающейся экологической обстановкой, вредными, но часто встречающимися привычками молодежи (курение, алкоголь) это приводит к развитию йод дефицитных состояний.

Пониженная функция щитовидной железы (гипотиреоз) и чрезмерная функция щитовидной железы (гипертиреоз) вызывают определенные проблемы. Чем грозят они беременной женщине и ее потомству?

Дефицит йода может привести к снижению уровня гормонов щитовидной железы еще до беременности. Поэтому, планируя беременность, очень важно проконсультироваться у эндокринолога, особенно, если вы отмечаете у себя какие- то признаки гипотиреоза (слабость, прибавление в весе, сонливость, снижение памяти и быстроты мышления, сухость кожи, ломкость ногтей, выпадение волос, нарушение менструального цикла, снижение артериального давления, осиплость голоса).

Щитовидная железа и беременность.

При обнаружении у вас снижения функций щитовидной железы и выяснения причины, скорее всего, врач назначит вам заместительную терапию, т.е. «добавит» в организм определенное количество тироксина. Тироксин нужно будет принимать и во время беременности и кормления грудью.

Гипотиреоз во время беременности может привести к самопроизвольному аборту, гибели плода, рождению ребенка с пороками развития, с умственной отсталостью, психомоторными нарушениями. Чтобы избежать этих осложнения, необходимо кроме приема тироксина проводить йодную профилактику: ежедневно принимать препарат, содержащий йодид калия в дозе 250 мкг. Дозы гормона устанавливается только врачом эндокринологом, поэтому необходимы его консультации во время беременности. Кроме добавления таблетированного йода, в рацион питания беременной необходимо включить морепродукты (креветки, морскую капусту, кальмары), молочные продукты, мясо. Нужно помнить, что с первых недель беременности будущий ребенок получает гормоны и микроэлементы от мамы. Закладка щитовидной железы у плода происходит к 4-5 неделе внутриутробного развития, с 12 недели эта щитовидная железа способна синтезировать гормоны сама, а к 16 неделе полностью сформиро-вана и функционирует. Но единственным источником йода для нее служит йод, циркулирующий в крови матери.

В I триместре щитовидная железа матери усиленно работает, «прикрывая» несформированную щитовидную железу плода. Это проявляется вре-менным (транзиторным) гипертиреозом. Чаще он не требует никакого лечения и проходит самостоятельно. Но может развиться диффузный токсических зоб (ДТЗ), требующий своевременного лечения. Возможные жалобы при гипертиреозе: слабость, потеря веса, чувство жара, горячая кожа, повышенная раздражительность, нервозность, плаксивость, сердцебиение, частый пульс, повышение артериального давления, мышечная слабость, дрожание рук, тела, жидкий стул, потливость, нарушение менструального цикла, блеск глаз, расширение глазных щелей.

Имея такие жалобы, беременная женщина должна сообщить о них своему гинекологу и обязательно проконсультироваться у эндокринолога. Ведь изменения настроения, ощущения жара, рвота, некоторая потеря веса могут быть проявлениями раннего токсикоза или симптомами диффузионного токсического зоба. Кроме того, при диффузионном токсическом зобе обратит на себя внимание увеличение щитовидной железы, тахикардия (более 100 ударов в мин.), разница между систолическим и диастолическим давлением. Основную же диагностическую роль играет определение содержания уровня гормонов щитовидной железы и тиреотропного гормона гипофиза.

Прогноз для матери и плода зависит от того, насколько компенсирован гипертиреоз.

При гипертиреозе возможны преждевременные роды, пороки развития новорожденного, низкий вес плода, тяжелые гестозы, выраженный гипотиреоз плода.

Во всех случаях лечение тиреотоксикоза проводит врач!!!

Используются очень маленькие дозы, подавляющие функцию щитовидной железы матери, иногда требуется хирургическое лечение.

После родов подавленный во время беременности иммунитет женщины восстанавливается. Происходит всплеск активности иммунной системы, вырабатываются антитела, которые разрушают клетки щитовидной железы. У 3-5 % молодых мам через 1-3 месяца после родов развивается послеродовый тиреоидит. Его особенность — смена фазы умеренного повышения функции щитовидной железы фазой умеренного понижения ее функции. Как правило, через 6-8 месяцев иммунная система приходит в норму и послеродовый тиреоидит исчезает. Необходимо помнить, что послеродовый тиреоидит увеличивает вероятность развития стойкого гипотиреоза в будущем со всеми мешающими нормальной жизни его клиническими проявлениями.

Подводя итог вышеизложенному, рекомендуется всем женщинам, планирующим беременность, обследовать функцию щитовидной железы до ее наступления. Своевременная йодная профилактика предупредит рождение детей с низкими интеллектуальными способностями. Если же женщина обратилась к врачу после наступления беременности, обследование щитовидной железы необходимо провести как можно раньше и начать прием йодсодержащих препаратов. Нужно помнить, что высокая потребность в йоде сохраняется у детей и сразу после рождения и находящихся и на естественном, и на искусственном вскармливании. Кормящая мама должна продолжить прием препаратов йода на весь период вскармливания. Если же ребенок находиться на искусственном вскармливании, необходимо использовать молочные смеси с высоким содержанием йода.

Таким образом, вы обеспечите свое потомство хорошим уровнем тиреоидных гормонов, и значит, улучшите становление его познавательных способностей, улучшите интеллектуальное развитие, в будущем это проявляется в высоком IQ ребенка и снизит его заболеваемость.

Врач акушер-гинеколог, эндокринолог МБУЗ ГКБ №9,
Чернышева Е. В.

Лабораторная оценка функциональной активности щитовидной железы

Лабораторная оценка функциональной активности щитовидной железы

Профессор, хаб.  д-р мед. наук Алвилс Хелдс
Существующие методы лабораторных исследований позволяют получить объективную информацию о функциональной активности щитовидной железы, которая, будучи правильно интерпретированной, обеспечивает раннюю диагностику различных заболеваний щитовидной железы, а также адекватное лечение.
К сожалению, зачастую не делается выбор в пользу действительно необходимых исследований, и не всегда полученные результаты интерпретируют правильно. Можно выделить три тенденции.
Первая – назначается мало лабораторных исследований для оценки функциональной активности щитовидной железы. Например, диагноз «гиперфункция щитовидной железы» основывается только на уменьшении концентрации тиреотропного гормона (ТТГ) в крови.
Вторая – назначается слишком много исследований, которые дублируют друг друга, не давая существенной дополнительной информации, а лишь увеличивая стоимость лабораторной диагностики. Например, назначают анализ на общий тироксин (Т4) и трийодтиронин (Т3), а также концентрацию этих гормонов, не связанных с транспортными белками («свободных»).
Третья – из нескольких лабораторно определяемых параметров выбирают те, которые могут меняться в силу различных не связанных с функцией щитовидной железы причин, но не определяют показатели, которые меньше подвержены колебаниям. Например, назначают анализ на общий тироксин и трийодтиронин в крови, но их концентрация, в отличие от не связанных с белками форм тех же гормонов, может варьироваться под влиянием различных экстратиреоидных факторов.

Ниже представлена справка о гормонах щитовидной железы, которая поможет выбрать действительно необходимые лабораторные исследования и адекватно их интерпретировать.
Щитовидная железа производит три гормона: тироксин (Т4), трийодтиронин (Т3) и кальцитонин. За сутки в организме человека со средней массой тела образуется 90 микрограммов Т4 и 32 микрограмма Т3. Необходимо отметить, в щитовидной железе синтезируется весь объем Т4 (т. е. 100 %) и только 20 % Т3 (оставшиеся 80 % образуются в периферических тканях путем дейодирования Т4). В случае болезней щитовидной железы и в других ситуациях пропорции образования Т3 на периферии могут меняться. Например, в случае голодания и тяжелых хронических заболеваний на периферии появляется меньше активного Т3, а у пациентов с гипотиреозом – больше.

Биологическое воздействие гормонов щитовидной железы определяется их связыванием с ядерными рецепторами клеток органов-мишеней. Связывание Т3 в 10–15 раз сильнее, что также определяет значительно больший эффект его действия. Однако Т3 значительно быстрее метаболизируется: период его полувыведения составляет 0,75 дня (Т4 – 7 дней).
Важно знать, что в обменных процессах участвуют только не связанные с белками Т4 и Т3 (свободный Т4, свободный Т3), а с белками связываются 99,98 % Т4 и 99,70 % Т3. Значит, для того чтобы судить об эффекте этих гормонов в организме, нужно руководствоваться колебаниями ничтожных концентраций свободных гормонов; в свое время это доставляло лабораторным специалистам большие проблемы, которые к настоящему времени решены.

После этого короткого вступления перейдем к рекомендациям по выбору анализов, которые могли бы предоставить адекватную информацию о функциональном состоянии щитовидной железы. Тиреотропный гормон (ТТГ). Синтезируется в гипофизе, по принципу обратной связи регулирует функциональную активность щитовидной железы. Если в организме не хватает гормонов щитовидной железы, начинает усиленно выделяться ТТГ, который стимулирует щитовидную железу устранить дефицит. Если этих гормонов слишком много, выделение ТТГ уменьшается. В процессе лечения гипертиреоза сниженная концентрация ТТГ сохраняется в течение нескольких недель после достижения эутиреоза. Большие дозы глюкокортикоидов и препараты допамина снижают концентрацию ТТГ.

Показания для определения уровня ТТГ:

  • в качестве скрининга, чтобы дальше обследовать людей с подозрениями на патологию щитовидной железы;
  • диагностика первичного гипотиреоза (основной процесс в щитовидной железе) и контроль лечения;
  • первый лабораторный этап диагностики гипертиреоза (тиреотоксикоза).

Показания для определения уровня свободного Т4 (FT4):

  • пациенты с гипотиреозом вместе с ТТГ;
  • пациенты с гипертиреозом (и при постановке диагноза, и во время лечения).

Показания для определения уровня свободного Т3 (FT3):

  • пациенты с гипертиреозом при постановке диагноза (вместе с FT4), так как у 2–5 % от общего числа пациентов с гипертиреозом наблюдается токсикоз Т3 с неповышенной концентрацией FT4;
  • во время лечения, если нет токсикоза Т3, определение FT3 не показано.

В очень редких случаях возможно повышение концентрации свободного Т4 и свободного Т3 в крови на фоне нормальной или немного повышенной концентрации ТТГ без клинической картины гипертиреоза – синдром резистентности к гормонам щитовидной железы.

Лабораторные исследования щитовидной железы во время беременности

Оценка функциональной активности щитовидной железы важна и для нормального течения беременности, и для нормального развития ребенка. Принятие ошибочных решений и выбор неправильного лечения нередко являются причиной спонтанных абортов и аномалий развития плода.

В практической работе важны нижеследующие вопросы.

  • Как у здоровой женщины во время беременности могут измениться параметры гормонов щитовидной железы и ТТГ?

Ответ: концентрацию общего Т4 и общего Т3 в крови не нужно контролировать, так как она может повыситься в связи с усиленным производством транспортных глобулинов.
У 18 % женщин концентрация ТТГ в период до 20-й недели беременности понижается, а концентрация свободных Т4 и Т3 немного повышается в связи с усиленным производством хорионического гонадотропина человека (ХГЧ). Однако в таких случаях следует оценить, нет ли клинических симптомов начала гипертиреоза.

  • Какими должны быть параметры ТТГ у пациенток с гипотиреозом во время беременности?

Ответ: для нормального развития плода самыми важными являются первые три месяца беременности. В это время ТТГ нужно контролировать раз в месяц. Дозу L-тироксина обычно надо увеличивать так, чтобы концентрация ТТГ в крови была меньше 2,5 мМЕ/л. После этого ТТГ контролируют раз в два месяца.

  • Какими должны быть показатели гормонов щитовидной железы и ТТГ в процессе лечения гипертиреоза во время беременности?

Ответ: свободный Т4 в пределах нормы, ТТГ менее 4 мМЕ/л.

Лабораторные исследования щитовидной железы при оценке аутоиммунных процессов

Самыми распространенными причинами функциональных отклонений в работе щитовидной железы являются аутоиммунные процессы. Щитовидная железа является единственным органом, где наряду с антителами, разрушающими основные элементы тиреоциты, могут формироваться антитела, стимулирующие пролиферацию и функцию клеток. Нередко эти процессы протекают одновременно, и пока еще многие механизмы до конца не поняты, однако лабораторная информация − в том числе для нужд практикующего врача − постепенно расширяется. В Латвии в настоящее время можно проверить концентрацию разрушающих антител к тиреопероксидазе (АТ к ТПО) и к тиреоглобулину (АТ к Тг) в крови. АТ к ТПО лучше, чем АТ к Тг, коррелируют с аутоиммунными процессами в щитовидной железе, так как информируют о процессе в самой клетке и ее ядре. Однако следует добавить, что иногда встречаются пациенты с убедительным аутоиммунным процессом в щитовидной железе и высокой концентрацией АТ к Тг в крови, но количество АТ к ТПО у них повышено совсем незначительно. Этот феномен пока не получил убедительных разъяснений. Нередко у нас неправильно интерпретируют сильно повышенную концентрацию антител в крови. Например, у пациента имеется клиническая картина аутоиммунного тиреотоксикоза (болезни Грейвса, англ. Graves` disease) с соответствующими изменениями в производстве гормонов, но также наличествует сильно повышенная концентрация разрушающих антител в крови, и диагноз пациента меняется на хронический лимфоидальный тиреоидит.  Разумеется, в аспекте дифференциальной диагностики иногда возникают трудности, однако следует учитывать, что у пациентов с аутоиммунным тиреотоксикозом вместе со стимулирующим процессом в железе протекает также процесс разрушения, о чем свидетельствуют сильно повышенные титры разрушающих антител в 80 % случаев.

В практической повседневной работе для того, чтобы получить информацию об аутоиммунных заболеваниях щитовидной железы, нужно проверить:

  • уровень АТ к ТПО. Небольшое повышение концентрации этих антител еще не свидетельствует об аутоиммунном процессе, важны многие сотни и тысячи микроединиц на миллилитр. Анализ следует проводить, если есть подозрения на аутоиммунный процесс, диагностирован гипотиреоз и не выяснена его причина. Если концентрация была заметно повышена, частые повторные анализы дают мало дополнительной информации. В семьях с заболеваниями щитовидной железы в анамнезе анализ рекомендуется делать при наступлении беременности;
  • уровень АТ к Тг. Менее значим, чем вышеупомянутый анализ. Имеет диагностическое значение после лечения рака щитовидной железы вместе с определением концентрации Тг в крови;
  • уровень антител к рецепторам ТТГ. Сравнительно новый анализ, который дает информацию об антителах, стимулирующих щитовидную железу. Рекомендуется для обоснования диагноза аутоиммунного тиреотоксикоза (если нет убедительной клинической картины), имеет прогностическое значение для пациентов с прогрессирующей аутоиммунной офтальмопатией, а также при прерывании антитиреоидной терапии антитиреоидными препаратами.
    Рекомендуется проверить этот параметр у пациенток с аутоиммунным тиреотоксикозом на 26−28-й неделе беременности, чтобы диагностировать у плода тиреотоксикоз еще до рождения;
  • концентрация тиреоглобулина (Тг) в крови. Она имеет малую диагностическую ценность, повышена практически при всех заболеваниях щитовидной железы. В обязательном порядке регулярно проверяется после лечения рака щитовидной железы.
  • Концентрацию кальцитонина в крови нужно определять в тех случаях, если есть узловой зоб и подозрения на медуллярный рак железы в одном из узлов.

Объяснение температуры стеклования

 

Твердый и хрупкий? Мягкий и податливый? Или где-то посередине? Свойства полимеров могут сильно различаться, и эти свойства можно настроить в соответствии с конкретными потребностями заказчика. Независимо от того, рассматриваете ли вы полимер для краски для наружных работ или для грунтовки автомобиля, его поведение при различных температурах должно быть частью обсуждения. Вот почему решения о характеристиках полимера почти всегда включают расчет температуры стеклования, или Tg, поскольку Tg помогает конечным пользователям предвидеть, как латексный полимер будет вести себя при температуре эксплуатации.

Наука о стекловании

Существует много видов полимеров, включая пластмассы, каучук, эластомеры и латексы, но все они имеют одну общую черту — они состоят из длинных цепочек молекул, организованных в сложные структуры. В кристаллических полимерах цепи располагаются упорядоченно, часто одна молекулярная цепь замыкается на другую. В других полимерах, классифицируемых как аморфные, длинные цепи молекул беспорядочно упакованы вместе без какого-либо заметного порядка.

Интересно отметить, что стекло — это аморфный материал, но это не полимер — это неполимерное аморфное твердое вещество. Тем не менее, поведение стекла может быть полезно для понимания того, как работают полимеры. Он твердый и ломкий при комнатной температуре, но становится мягким и податливым при нагревании. Как мы обсудим далее, аморфные полимеры ведут себя аналогичным образом.

Когда кристаллические полимеры нагреваются и достигают определенной температуры, упорядоченное расположение их длинноцепочечной структуры переходит в случайное и неорганизованное расположение.Твердый полимер буквально переходит и плавится в жидкое состояние. Температура, при которой происходит это изменение, является точкой плавления (Tm).

Аморфные полимеры не плавятся при нагревании. Вместо этого по мере продолжения нагрева полимерные цепи становятся подвижными, в результате чего материал становится более мягким и менее жестким, или наоборот. Точка этого изменения известна как температура стеклования (Tg). Tg конкретного полимера может быть указана как одна температура, но это число является средним значением, рассчитанным из диапазона температур.Как и в случае с плавлением, стеклование характеризуется изменением теплоемкости, т. е. материал поглощает тепло, но вместо того, чтобы нагреваться, материал проходит через это изменение состояния. Важно отметить, что часть цепей некоторых полимеров может быть кристаллической, а часть — аморфной. Такие полимеры должны иметь как температуру плавления, так и температуру стеклования.

Наиболее распространенным способом измерения Tg аморфных полимеров является дифференциальная сканирующая калориметрия или ДСК.В ДСК образец полимера помещается в калориметр, который измеряет количество поглощенного или излучаемого тепла в образце по мере повышения температуры. Поскольку изменения в этих полимерах происходят постепенно, по соглашению Tg указывается как середина этого перехода.

Настройка ТГ

Многие важные коммерческие полимеры, например, производимые Mallard Creek Polymers, попадают в категорию аморфных. Температура стеклования этих полимеров обычно находится в диапазоне от -80°C до +100°C.Tg можно регулировать, изменяя состав полимера. Например, в стирол-бутадиеновой латексной эмульсии стирол имеет Tg +100°C, тогда как Tg бутадиена составляет -85°C. Однако изменение соотношения стирола и бутадиена вызовет изменение Tg, а также изменение характеристик конечного продукта.

Зачем изменять Tg?

У каждого приложения свои потребности. Различные потребности требуют полимеров с уникальными свойствами. Одним из самых ярких примеров этого является коммерческая латексная краска.Латексные краски обычно имеют температуру стеклования от 10° до 20°C (от 50° до 70°F). При нанесении в этом температурном диапазоне они образуют превосходную пленку, имеют хорошую адгезию и не имеют дефектов поверхности. Если же они наносятся при слишком низких температурах на улице (т. е. ниже их Tg), они становятся более стекловидными и ломкими, что приводит к растрескиванию краски. Если их наносить, когда на улице слишком жарко (т.е. выше их Tg), они становятся более резиноподобными, что вызывает отсутствие адгезии и образование пузырей.

Конечно, температура — не единственный фактор, влияющий на высыхание латексных красок. Влажность также играет важную роль: слишком маленькая влажность и краска будет сохнуть слишком быстро, что повлияет на сцепление с поверхностью; слишком высокая влажность и краска будет сохнуть слишком медленно, увеличивая риск неравномерного внешнего вида, а также повреждения ветром и переносимыми по воздуху мусорами. Оптимальный диапазон влажности для наружной окраски составляет от 40 до 70 процентов.

Температура стеклования

также играет важную роль в характеристиках клеев.В частности, он может оказывать существенное влияние на липкость, отслаивание и сдвиг — три свойства, которые определяют тип связи, создаваемой между двумя поверхностями. Например, Tg влияет на пластичность клея, особенно при низких температурах. Вот почему часто желательно, чтобы Tg клея была ниже -40°C, чтобы он оставался гибким и липким как при комнатной температуре, так и при температуре ниже точки замерзания.

Проконсультируйтесь со специалистом

В Mallard Creek Polymers мы полагаемся на Tg, чтобы понять, как полимер будет вести себя в диапазоне температур, которым он будет подвергаться.Полимерную эмульсию следует выбирать с учетом Tg и конкретных требований к характеристикам. Наши специалисты будут работать с вами, чтобы понять ваши потребности и определить, как лучше всего создать продукт с превосходными характеристиками.

Температура стеклования (Tg) пластмасс

Что означает Tg?


Когда аморфный полимер нагревают, температура, при которой структура полимера становится «вязкой жидкостью или каучуком», называется температурой стеклования, Tg.Он также определяется как температура, при которой аморфный полимер приобретает характерные свойства стеклообразного состояния, такие как хрупкость, жесткость и жесткость (при охлаждении).

Эта температура (измеряемая в °C или °F) зависит от химической структуры полимера и поэтому может использоваться для идентификации полимеров.

  • Аморфные полимеры имеют только Tg.
  • Кристаллические полимеры имеют Tm (температура плавления) и, как правило, Tg, поскольку обычно также присутствует аморфная часть («полу»кристаллическая).

Величина Tg зависит от подвижности полимерной цепи и для большинства синтетических полимеров лежит в пределах от 170 до 500 К. резкие изменения физических свойств, таких как твердость и эластичность.

При Tg в основном видны изменения твердости, объема, относительного удлинения до разрыва и модуля Юнга твердых тел.

Некоторые полимеры используются ниже их Tg (в стеклообразном состоянии), такие как полистирол, поли(метилметакрилат) и т.д., которые тверды и ломки. Их Tgs выше комнатной температуры.

Некоторые полимеры используются выше их Tg (в каучукоподобном состоянии), например, каучуковые эластомеры, такие как полиизопрен, полиизобутилен. Они мягкие и гибкие по своей природе; их Tgs меньше комнатной температуры.

Применения включают:

Определение Tg полимеров часто используется для контроля качества и исследований и разработок. Кроме того, это важный инструмент, используемый для изменения физических свойств молекул полимера.

Кроме того, улучшение характеристик обработки, растворимости и воспроизводимости растворения твердых веществ может быть достигнуто за счет увеличения Tg твердых веществ.

Связанное чтение: Как начать работу с характеристикой полимеров

Узнайте больше о температуре стеклования:

  » Что такое аморфные и кристаллические полимеры
  » Как определить температуру стеклования
  » Ключевая разница между Tg и температурой плавления
  » Факторы, влияющие на Tg любого пластика
  » Стекло Таблица нескольких пластмасс

Аморфные полимеры и кристаллические полимеры


Полимеры (пластмассы, эластомеры или каучук) состоят из длинных цепочек молекул и могут быть аморфными или кристаллическими.Структура полимера определяется с точки зрения кристалличности.

Аморфные полимеры имеют случайную молекулярную структуру, не имеющую четкой точки плавления. Вместо этого аморфный материал постепенно размягчается при повышении температуры. Аморфные материалы более чувствительны к разрушению под напряжением из-за присутствия углеводородов. Например. ПК, GPPS, ПММА, ПВХ, АБС.

Кристаллические или полукристаллические полимеры имеют высокоупорядоченную молекулярную структуру. Они не размягчаются при повышении температуры, а имеют определенную и узкую точку плавления.Эта температура плавления обычно выше, чем у верхнего диапазона аморфных термопластов. Например. Полиолефины, PEEK, PET, POM и т. д.

Как измерить температуру стеклования


Наиболее распространенным методом определения температуры стеклования пластмасс является ASTM E1356 . Этот метод испытаний охватывает определение температуры стеклования материалов с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии или дифференциального термического анализа .

Этот метод испытаний применим к аморфным материалам или к частично кристаллическим материалам, содержащим аморфные области, которые являются стабильными и не подвергаются разложению или сублимации в области стеклования.

Оба метода, ДТА и ДСК, дают пики, относящиеся к эндотермическим и экзотермическим переходам с подводом тепла, и показывают фазовые изменения или протекание реакций.

  • В DTA разница температур между образцом и эталонным материалом отслеживается в зависимости от времени или температуры, при этом программируется повышение/понижение температуры образца в заданной атмосфере.

  • В ДСК разница в тепловом потоке к образцу и эталону отслеживается в зависимости от времени или температуры, в то время как повышение/понижение температуры образца в заданной атмосфере программируется.

Температура стеклования. Измерения различных полимеров с использованием DSC
(Источник: Mettler-Toledo Analytical)

Get Inspired: лучшее сочетание DMA, DSC, FTIR… для оптимального анализа материалов

У нас также существует несколько других методов определения Tg, таких как:

  • Измерение удельной теплоемкости
  • Термомеханический анализ
  • Измерение теплового расширения
  • Измерение микротеплообмена
  • Изотермическая сжимаемость
  • Теплоемкость

… но все они подробно не обсуждаются

Температура стеклования и температура плавления


На молекулярном уровне при Tg цепи в аморфных (т.т. е. неупорядоченные) области полимера получают достаточно тепловой энергии, чтобы начать скользить относительно друг друга с заметной скоростью. Температура, при которой происходит полное движение цепи, называется точкой плавления (Tm) и превышает Tg
  1. Стеклование является свойством аморфной области, тогда как плавление является свойством кристаллической области
  2. Ниже Tg существует неупорядоченное аморфное твердое тело, в котором цепное движение заморожено, а молекулы начинают колебаться выше Tg. Чем более неподвижна цепь, тем выше значение Tg.
  3. В то время как ниже Tm это упорядоченное кристаллическое твердое тело, которое становится неупорядоченным расплавом выше Tm

Рабочая температура полимеров определяется температурами перехода

Связанные материалы: Температура вязкого/хрупкого перехода

Факторы, влияющие на Tg


Химическая структура

  • Молекулярная масса – В полимерах с прямой цепью увеличение молекулярной массы приводит к уменьшению концентрации в конце цепи, что приводит к уменьшению свободного объема в области концевой группы – и увеличению Tg
  • Молекулярная структура — Вставка объемной, негибкой боковой группы увеличивает Tg материала из-за снижения подвижности,
  • Химическая сшивка — Увеличение сшивки снижает подвижность, приводит к уменьшению свободного объема и увеличению Tg
  • Полярные группы — Наличие полярных групп увеличивает межмолекулярные силы; межцепочечное притяжение и когезия, приводящие к уменьшению свободного объема, что приводит к увеличению Tg.

Добавление пластификаторов

Добавление пластификатора увеличивает свободный объем в структуре полимера (пластификатор проникает между полимерными цепями и разделяет их друг от друга)

Это приводит к тому, что полимерные цепи легче скользят друг относительно друга. В результате полимерные цепи могут перемещаться при более низких температурах, что приводит к снижению Tg полимера

Содержание воды или влаги

Увеличение содержания влаги приводит к образованию водородных связей с полимерными цепями, увеличивая расстояние между полимерными цепями.И, следовательно, увеличивается свободный объем и уменьшается Tg.

Влияние энтропии и энтальпии

Значение энтропии для аморфного материала выше и меньше для кристаллического материала. Если значение энтропии велико, то значение Tg также велико.

Давление и свободный объем

Повышение давления окружающей среды приводит к уменьшению свободного объема и, в конечном итоге, к повышению Tg.

Другие факторы, такие как разветвленность, длина алкильной цепи, взаимодействие связей, гибкость полимерной цепи, толщина пленки и т. д.также оказывают существенное влияние на температуру стеклования полимеров.

Доступ к полному списку аморфных полимеров


Значения температуры стеклования некоторых пластиков


Нажмите, чтобы найти полимер, который вы ищете:
A-C     | Э-М     | ПА-ПК     | ПЭ-ПЛ     | ПМ-ПП     | ПС-Х
Название полимера Минимальное значение (°C) Максимальное значение (°C)
АБС-акрилонитрил-бутадиен-стирол
90.0 102.0
Огнестойкий АБС-пластик
105.0 115,0
Высокотемпературный АБС-пластик 105.0 115,0
Ударопрочный АБС-пластик 95,0 110,0
Аморфный TPI, среднетемпературный, прозрачный 247,0 247,0
Аморфный TPI, среднетемпературный, прозрачный (одобрен для контакта с пищевыми продуктами) 247.0 247,0
Аморфный TPI, среднетемпературный, прозрачный (класс выпуска для пресс-форм) 247,0 247,0
Аморфный ТПИ, среднетемпературный, прозрачный (порошок) 247,0 247,0
CA — Ацетат целлюлозы
100,0 130,0
CAB — Бутират ацетата целлюлозы
80,0 120,0
Перламутровые пленки на основе диацетата целлюлозы 120.0 120,0
Глянцевая пленка из диацетата целлюлозы 120,0 120,0
Пленки Integuard на основе диацетата целлюлозы 113.0 113.0
Матовая пленка из диацетата целлюлозы 120,0 120,0
Диацетатцеллюлозная заплата для окон (пищевая) 120,0 120,0
Металлизированная пленка из диацетата целлюлозы-Clareflect 120.0 120,0
Пленки, окрашенные диацетатом целлюлозы 120,0 120,0
Огнезащитная пленка из диацетата целлюлозы 162,0 162,0
Высокоскользящая пленка из диацетата целлюлозы 120,0 120,0
Целлюлозно-диацетат-семитоновые пленки 120,0 120,0
CP — пропионат целлюлозы 80.0 120,0
COC — Циклический олефиновый сополимер
136,0 180,0
ХПВХ — хлорированный поливинилхлорид
100,0 110,0
EVOH — этиленвиниловый спирт
15,0 70,0
HDPE — полиэтилен высокой плотности
-110,0 -110,0
Ударопрочный полистирол
88.0 92,0
Огнестойкий материал HIPS V0 90,0 90,0
LCP Армированный стекловолокном 120,0 120,0
LCP С минеральным наполнением 120,0 120,0
LDPE – полиэтилен низкой плотности
-110,0 -110,0
LLDPE — линейный полиэтилен низкой плотности
-110.0 -110,0
PA 11 — (Полиамид 11) 30% армированный стекловолокном
35,0 45,0
ПА 11, токопроводящий 35,0 45,0
Полиамид 11, гибкий 35,0 45,0
Полиамид 11, жесткий 35,0 45,0
PA 12 (полиамид 12), токопроводящий 35,0 45,0
PA 12, армированный волокном 35.0 45,0
Полиамид 12, гибкий 35,0 45,0
PA 12, стеклонаполненный 35,0 45,0
Полиамид 12, жесткий 35,0 45,0
PA 46, 30 % стекловолокно 75,0 77,0
ПА 6 — Полиамид 6
60,0 60,0
ПА 66 — полиамид 6-6
55.0 58.0
ПА 66, 30% стекловолокно 50,0 60,0
PA 66, 30% минеральный наполнитель 50,0 60,0
PA 66, ударопрочный, 15-30% стекловолокна 50,0 60,0
Полуароматический полиамид 115,0 170,0
ПАИ — полиамид-имид
275,0 275.0
ПАИ, 30 % стекловолокна 275,0 275,0
PAI, низкое трение 275,0 275,0
ПАР — Полиарилат
190,0 190,0
ПБТ – полибутилентерефталат
55,0 65,0
ПК (поликарбонат) 20-40% стекловолокна 150,0 150,0
ПК (поликарбонат) 20-40% стекловолокно огнестойкое 150.0 150,0
Поликарбонат, высокотемпературный
160,0 200,0
ПКЛ — поликапролактон
-60,0 -60,0
ПЭ — полиэтилен 30% стекловолокно
-110,0 -110,0
PEEK — полиэфирэфиркетон
140,0 145,0
PEEK 30% Армированный углеродным волокном 140.0 143,0
ПЭЭК 30% Армированный стекловолокном 143,0 143,0
ПЭИ, наполненный минералами
215.0 215.0
ПЭИ, 30% армированный стекловолокном 215.0 215.0
ПЭИ, наполненный минералами
215.0 215.0
ПЭСУ — Полиэфирсульфон
210.0 230.0
PESU 10-30% стекловолокно 210.0 230,0
ПЭТ – полиэтилентерефталат
73,0 78.0
ПЭТ, 30% армированный стекловолокном 56.0 56.0
PETG – полиэтилентерефталатгликоль
79.0 80,0
ПФА — перфторалкокси
90,0 90.0
PGA — Полигликолиды 35,0 40,0
PHB-V (5% валерат) — поли(гидроксибутират-ковалерат) 3.0 5.0
Полиимид
250,0 340,0
PLA, прядение из расплава волокна 55,0 65,0
PLA, термосвариваемый слой 52,0 58.0
ПЛА, Литье под давлением 55.0 60,0
ПЛА, спанбонд 55,0 60,0
PLA, бутылки, формованные с раздувом 50,0 60,0
ПММА — полиметилметакрилат/акрил
90,0 110,0
ПММА (акрил) Высокотемпературный 100,0 168,0
ПММА (акрил), ударопрочный
90,0 110.0
ПМП — Полиметилпентен
20,0 30,0
PMP 30% армированный стекловолокном 20,0 30,0
Минеральный наполнитель PMP 20,0 30,0
ПОМ — полиоксиметилен (ацеталь)
-60,0 -50,0
ПП — Полипропилен 10-20% стекловолокна
-20,0 -10.0
ПП, 10-40% минерального наполнителя -20,0 -10,0
ПП, 10-40% талька с наполнителем -20,0 -10,0
ПП, 30-40% армированный стекловолокном -20,0 -10,0
ПП (полипропилен) сополимер
-20,0 -20,0
ПП (полипропилен) Гомополимер
-10,0 -10.0
ПП, ударопрочный
-20,0 -20,0
Средства индивидуальной защиты – полифениленовый эфир
100,0 210.0
Средства индивидуальной защиты, 30% армированные стекловолокном 100,0 150,0
СИЗ, ударопрочные 130,0 150,0
СИЗ с минеральным наполнителем 100,0 150,0
ПФС — Полифениленсульфид
88.0 93.0
ППС, 20-30% армированный стекловолокном 88.0 93.0
ППС, 40 % армированный стекловолокном 88.0 93.0
PPS, токопроводящий 88.0 93.0
ПФС, стекловолокно и минеральный наполнитель 88.0 93.0
PPSU — полифениленсульфон
220.0 220,0
PS (полистирол) 30% стекловолокно 90,0 120,0
PS (полистирол) Кристалл 90,0 90,0
Полистирол, высокотемпературный 90,0 90,0
Блок питания — полисульфон
187,0 190,0
Блок питания, 30% армированный стекловолокном 187,0 190.0
Блок питания с минеральным наполнением 187,0 190,0
ПВХ (поливинилхлорид), 20% армированный стекловолокном             
60,0 100,0
ПВХ, пластифицированный
-50,0 -5,0
ПВХ с пластифицированным наполнителем -50,0 -5,0
Жесткий ПВХ
60,0 100.0
ПВДХ — поливинилиденхлорид
-15,0 -15,0
ПВДФ – поливинилиденфторид
-42,0 -25,0
САН — Стирол-акрилонитрил
100,0 115,0
SAN, 20% армированный стекловолокном 100,0 115,0
SMA – стирол малеиновый ангидрид
110.0 115,0
SMA, 20% армированный стекловолокном 110,0 115,0
SMA, огнестойкий V0 110,0 115,0
SRP — Самоармирующийся полифенилен 150,0 168,0

Get Inspired: лучшее сочетание DMA, DSC, FTIR… для оптимального анализа материалов

Что такое температура стеклования?

Что означает температура стеклования (Tg)?

Температура стеклования ( Tg ) — это температура, при которой полимер превращается из пластичного материала в твердый, хрупкий материал.Это температура, при которой углеродные цепи начинают двигаться. На этом этапе аморфная область испытывает переход от жесткого состояния к гибкому состоянию с изменением температуры на границе твердого состояния на более вязкоупругое (резинообразное). При этой температуре свободный объем, или зазор между молекулярными цепями, увеличивается в 2,5 раза.

Вязкоупругие свойства полукристаллического полимера обеспечивают гибкость, как в случае с упаковочными материалами.

Температура стеклования — это свойство аморфной части полукристаллического материала.В точке, где температура окружающей среды ниже T g , молекулы аморфных материалов остаются замороженными на месте и ведут себя как твердое стекло. Пластмассовые материалы имеют более низкую T g , хотя пластмассы с жесткой и жесткой молекулярной структурой показывают более высокие T g .

Каждый полимер с аморфной структурой имеет свою собственную уникальную температуру стеклования, которая является полезным фактором при определении того, подходит ли данный материал для гибких или жестких применений.

Рис. 1. График температуры стеклования, отображающий температуру и жесткость материала.

Corrosionpedia объясняет температуру стеклования (Tg)

Температура, при которой аморфный полимерный материал превращается в вязкую жидкость или каучуковую форму при нагревании, известна как температура стеклования ( Tg ). Его также можно определить как температуру, при которой аморфный полимер приобретает характерные свойства стеклообразного состояния, такие как хрупкость, жесткость и жесткость при охлаждении.Эту температуру можно использовать для идентификации полимеров.

Также при ТГ изменяется подвижность основной остовной цепи. При более низких температурах молекулярное движение все еще существует, но основная цепь остывает на месте. Tg для данного пластика можно изменить путем введения пластификатора, как в случае с ПВХ.

Величина Tg сильно зависит от подвижности полимерной цепи и для большинства синтетических полимеров лежит между 170°К и 500°К (от -103°С до 227°С).

Чистые кристаллические полимеры не имеют температуры стеклования, поскольку температура стеклования применима только к аморфным полимерам.Чистые аморфные полимеры не имеют температуры плавления; они имеют только температуру стеклования. Однако многие полимеры состоят как из аморфных, так и из кристаллических структур. Это означает, что многие полимеры имеют как температуру стеклования, так и температуру плавления. Температура стеклования ниже температуры плавления.

Практическое применение температуры стеклования (T

g )

Различные температуры стеклования разных полимеров делают одни полимеры более подходящими для одних применений, чем другие.Например, резиновая шина для автомобиля мягкая и пластичная, потому что при нормальных рабочих температурах она намного выше температуры стеклования. Если бы его температура стеклования была выше его рабочей температуры, он не обладал бы гибкостью, необходимой для сцепления с дорожным покрытием.

Другие полимеры предназначены для работы при температуре ниже их температуры стеклования. Примером этого является жесткая пластиковая ручка на инструменте. Если бы пластиковая рукоятка имела температуру стеклования ниже рабочей температуры, она была бы слишком гибкой, чтобы ее можно было взять и эффективно использовать инструмент.

Факторы, влияющие на температуру стеклования

Внешние факторы, такие как влажность или уровень влажности, также могут влиять на T g . Поскольку влага имеет тенденцию медленно диффундировать через материал, она может действовать как пластификатор и вызывать достижение равновесного содержания влаги в материале в зависимости от относительной влажности при воздействии. Это приводит к снижению T g . Материалы, используемые в офисных помещениях, в течение срока службы впитывают лишь умеренное количество влаги по сравнению с материалами, хранящимися на открытом воздухе во влажной среде.Из-за этого может быть уместна более низкая температура сушки (значительно ниже температуры отверждения) или контроль воздействия влаги.

Как проводится измерение температуры стеклования

Классический способ измерения температуры стеклования заключается в проведении серии механических испытаний в ожидаемом диапазоне температур. Несмотря на то, что существует несколько вариантов типа испытаний, стандартными являются испытания на прочность на изгиб или прочность на сдвиг. Результаты представлены в виде графика зависимости модуля изгиба или модуля сдвига от температуры.T g показан там, где наблюдается значительное снижение прочности материала.

Наиболее стандартными термическими методами определения температуры перехода являются дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК), динамический механический анализ (ДМА) и термомеханический анализ (ТМА).

Практическое применение температуры стеклования

Эпоксидные покрытия широко используются для защиты трубопроводов в нефтяной и газовой промышленности. Важным соображением является выбор наилучшего состава эпоксидной смолы, который обеспечивает эффективность и устойчивую защиту от коррозии, особенно в условиях более высоких температур.Характеристики покрытия зависят от значений Tg пластифицированного материала.

Какую информацию Tg (температура стеклования) сообщает о полимерной системе?: Спросите у доктора

Спросите у доктора

Какую информацию о полимерной системе сообщает Tg (температура стеклования)?

Tg смоляной системы определяет, когда термореактивный полимер переходит из аморфного жесткого состояния в более гибкое состояние. Tg является аббревиатурой для температуры стеклования.Самая важная информация, которую предоставляет Tg, это: Какова природа полимера при температуре его эксплуатации? Является ли он жестким и стекловидным или гибким и эластичным?

Нормальное состояние большинства термореактивных полимеров должно быть аморфным твердым веществом при комнатной температуре. Расположение молекул полимера является случайным, то есть структура полимера не имеет повторяющегося расположения полимерных цепей. Аморфное твердое вещество отличается от кристаллического твердого вещества, в котором молекулы полимера находятся в структурированном повторяющемся расположении.При температурах ниже Tg молекулярные цепи не имеют достаточно энергии, чтобы позволить им двигаться. Молекулы полимера по существу заперты в жесткую аморфную структуру из-за короткой длины цепи, молекулярных групп, отходящих от цепи и сцепляющихся друг с другом, или из-за жесткой структуры основной цепи. Когда применяется тепло, молекулы полимера получают некоторую энергию и могут начать двигаться. В какой-то момент тепловой энергии достаточно, чтобы превратить аморфную жесткую структуру в гибкую.Молекулы полимера свободно перемещаются друг вокруг друга. Эта точка перехода называется температурой стеклования.

Tg сопровождается изменением теплоемкости материала. Полимер не плавится (в отличие от кристаллического полимера, который плавится при нагревании), но претерпевает изменение структуры (от жесткого к гибкому), что приводит к изменению теплоемкости материала.

На графике показано, как образец нагревается с одной скоростью ниже Tg, а затем нагревается с большей скоростью выше Tg.Меньший наклон ниже Tg обусловлен более низкой теплоемкостью аморфного полимера. Выше Tg каучукообразный гибкий полимер имеет более высокую теплоемкость.

Для некоторых термореактивных полимеров Tg может быть ниже 25°C, и в этом случае полимер будет мягким, гибким полимером при 25°C. Обычно это относится к силиконам, а также к гибким эпоксидным смолам или уретанам. Они отверждаются с помощью длинной гибкой цепи, которая не требует большого количества тепла, чтобы ее было легко перемещать. Каучукообразные гибкие материалы при температуре окружающей среды обычно имеют Tg в диапазоне от 0°C до -150°C.

Использование полимера выше его Tg зависит от того, какие свойства необходимы для полимера. Гибкий силикон или эпоксидная смола имеют Tg ниже 0°C. Его можно использовать при комнатной температуре и выше, так как желаемым свойством является гибкость и эластичность. Выше Tg полимер находится в каучукоподобном состоянии. Для гибкого силикона или эпоксидной смолы, т. е. используемого в качестве герметика или гибкого клея, способность двигаться при приложении усилий является ключевой характеристикой, которая достигается только в том случае, если рабочая температура превышает Tg.

Другой полимер, возможно, должен иметь сильные физические свойства, когда он используется при повышенной температуре. Для этого полимера рабочая температура должна быть ниже Tg. Этот полимер находится в жестком, стеклообразном состоянии, когда его используют при температуре ниже Tg. Это означает, что полимер обладает высокой прочностью в таких областях, как сжатие, растяжение, сдвиг и т. д.

Температура стеклования – обзор

6.4.2 Температура стеклования

Температура стеклования ( T г ) полимера является критической температурой, при которой происходит переход между стеклообразным и каучукоподобным состояниями [108]. ].Температура использования T использование для практических применений, таких как покрытия и клеи, как правило, должна быть ниже температуры стеклования, чтобы материал при использовании находился в твердом твердом состоянии. Обычные термореактивные эпоксидные смолы ведут себя значительно ниже 100°C, а некоторые специальные термостойкие виды можно использовать до 200°C.

Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) является общепринятым методом измерения T g . Отвержденный образец нагревают в точно откалиброванной печи, температуру которой контролируют и сравнивают с температурой эталонной ячейки.Стеклование определяется как сдвиг базовой линии, связанный с изменением теплоемкости образца. DMTA измеряет напряжение и деформацию в периодически деформируемом образце при различных частотах нагрузки и температурах, что является еще одним распространенным методом измерения переходов в полимерах.

T г эпоксидной смолы может зависеть от добавления отвердителя и процесса отверждения. Как правило, повышенная плотность поперечных связей приводит к уменьшению свободного объема в образце.В результате более высокая плотность поперечных связей реактопластов обычно обещает более высокие T г при фиксированном отвердителе [31]. Как правило, образование наноструктур в термореактивных материалах за счет включения блок-сополимера приводит к явному уменьшению T г по сравнению с чистой эпоксидной матрицей. Это связано с эффектом пластификации смешивающихся субцепей в сополимере, которые свободно вытягиваются в отвержденной сетке [27, 29, 109].Таким образом, большинство модифицированных сополимером наноструктурированных термореактивных материалов получают снижение температуры на 10–30°C с различным количеством включенных субцепей, ведущих себя как пластификатор. Тем не менее, смешивающиеся сегменты уже демонстрируют более слабое поведение при пластификации по сравнению с гомополимерами [26], в основном из-за сдерживания ковалентной связью самосборки сополимера. Между тем, различные исследовательские группы [31, 41, 53, 103] сообщили об увеличении T g их системы при введении различных специфических блок-сополимеров, что является неожиданным и до конца не изученным.Тем не менее, это явление по-разному связывают с повышенной плотностью поперечных связей.

Температура стеклования ГВР определена как довольно низкая (до -40°С для некоторых структур), однако T г жесткой эпоксидной фазы мало изменяется при добавлении ГВФ до 10% масс. Лишь незначительное уменьшение T г наблюдалось в случае более высокой концентрации (15 % по массе, 20 % по массе), что означает небольшую остаточную смешиваемость между HBP и эпоксидной матрицей после отверждения [65]. ,71,73].Действительно, с помощью уравнения Фокса можно рассчитать количество НВР, оставшегося в эпоксидной матрице, играющей роль пластификатора:

(6.8)1Tg=wTg,HBP+1−wTg,эпоксидная смола

, где T g , HBP температура стеклования HBP и T g,epoxy температура стеклования чистой отвержденной эпоксидной смолы, w массовая доля HBP формулировка [70,79]. T g модифицированных эпоксидных сеток уменьшается с увеличением начальной температуры отверждения [73], что понятно при меньшем окне фазового разделения. Количество HBP, которое остается растворенным в сплошной матрице, имеет тенденцию к увеличению из-за ингибирования диффузии молекул HBP при высокой конверсии прекурсора.

Что такое температура стеклования полимера и почему это важно?

изображение: Пластичный переход от твердого к аморфному

Одним из наиболее распространенных терминов, которые вы слышите при обсуждении полимеров, используемых в качестве клеев и покрытий, является « температура стеклования » (часто сокращается как T g ).Это свойство на самом деле является одним из наиболее важных, которые следует учитывать при выборе правильного материала для вашего приложения. Поскольку многие из нас так и не продвинулись дальше школьной физики и химии, этот термин может немного сбивать с толку и заслуживает объяснения.

Непрофессиональное определение температуры стеклования полимера – это температура, при которой аморфный полимер переходит из твердого или стеклообразного состояния в более мягкое, часто эластичное или вязкое состояние.

Хорошо, хорошее определение, но что оно означает?

Свойство температуры стеклования необходимо при работе с пластмассами и полимерами, потому что эти материалы не ведут себя как традиционные твердые тела и жидкости.

Традиционные или более «обычные» материалы включают такие вещи, как

  • металлы (медь, сталь, алюминий…),
  • растворители
  • (МЭК, толуол, ксилол) и
  • вода.

Традиционные материалы, подобные упомянутым выше, обратимо переходят из твердой формы в жидкую при температуре плавления . С другой стороны, большинство полимеров ведут себя по-разному и имеют несколько менее выраженный переход от твердого состояния к жидкому. Эти «аморфные» полимеры изменяют свою более кристаллическую или стеклообразную структуру на обычно более мягкую или эластичную структуру при температуре, определяемой как температура стеклования .

Статья по теме : 5 важных причин, по которым следует учитывать температуру стеклования при выборе эпоксидного клея

Как распознается T g ?

Измерить температуру плавления/замерзания очень просто! Вы просто начинаете с твердого тела, нагреваете материал и непрерывно измеряете температуру. Точку плавления легко определить, поскольку традиционные материалы сохраняют свою температуру в процессе плавления, и эту температуру можно легко определить.(См. левый график ниже.)

Для аморфных полимеров температуру стеклования увидеть труднее, поскольку во время перехода нет установившейся температуры. Вместо этого было обнаружено, что теплоемкость полимера значительно изменяется в точке стеклования. В результате вместо стационарной температуры наблюдается изгиб кривой при изменении теплоемкости (см. график справа).

Как измеряется T g ?

Обычно температуру стеклования измеряют с помощью довольно сложного лабораторного оборудования, такого как дифференциальный сканирующий калориметр или ДСК (показан ниже)

источник изображения: Coriolis Pharma

Почему меня должна волновать температура стеклования?

Хорошо, теперь вы получили достаточно знаний о температуре стеклования, чтобы успешно утомить друзей и семью на следующей встрече.

Так почему же для человека, использующего и определяющего клеи или покрытия, это свойство должно представлять интерес и ценность?

По ряду причин понимание T g может иметь большое значение при анализе полимеров:

  • Температура эксплуатации

Применения, требующие высокой стойкости к рабочим и эксплуатационным температурам, часто требуют использования полимера с более высокой T g для достижения успеха. Когезионная прочность и защита поверхности могут быть потеряны, когда полимеры превышают свою T g .И наоборот, полимеры могут стать слишком хрупкими и потерять адгезию или растрескаться в условиях, когда они используются слишком сильно ниже их T g .

  • Вопросы гибкости

Если для вашего применения требуется клей или покрытие, которое остается гибким и каучукоподобным, возможно, вам понадобится полимер с T g ниже рабочей температуры, чтобы полимер оставался в своем каучукоподобном состоянии.

  • Рассмотрение тепловых и механических ударов

Подобно объяснению гибкости, эффективная вибростойкость и стойкость к тепловому удару часто могут быть обнаружены у полимеров с T g ниже температуры эксплуатации.

Многие полимеры действуют как клеи. Характерно, что смачивание поверхности и адгезионное соединение происходит наиболее эффективно при температуре стеклования данного полимера или близкой к ней.

  • Когезионные свойства и прочность на сдвиг

В отличие от адгезионных свойств, когезионные свойства часто оказываются лучшими, когда температура T g ниже температуры эксплуатации, когда полимер остается в своем более твердом и стеклоподобном состоянии.

Пожалуйста, свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить вашу заявку.

Стеклование

Ключевые слова
аморфный, кристалл, эластомер, термопласт


Что такое стекло?

Вы когда-нибудь оставляли пластиковое ведро или другой пластиковый предмет на улице зимой и обнаруживали, что они трескаются или ломаются легче, чем летом? То, что вы испытали, было явлением, известным как стеклование . Этот переход происходит только с полимерами, и это одна из вещей, которые делают полимеры уникальными.Стеклянный переход — это то, на что это похоже. Существует определенная температура (разная для каждого полимера), называемая температурой стеклования , или сокращенно T g. Когда полимер охлаждается ниже этой температуры, он становится твердым и хрупким, как стекло.

Некоторые полимеры используются при температуре выше их температуры стеклования, а некоторые используются при температуре ниже. Твердые пластмассы, такие как полистирол и поли(метилметакрилат), используются ниже их температур стеклования; это в их стеклообразное состояние .Их T g намного выше комнаты температура обоих около 100 o C. Резиновые эластомеры как полиизопрен и полиизобутилен, используются выше их T г, то есть в резиноподобном состоянии , где они мягкие и гибкие.

Аморфные и кристаллические полимеры

Мы должны внести ясность в этот момент. Стеклянный переход это не то же самое, что плавление. Плавление – это переход, который происходит в кристаллическом полимеры.Плавление происходит, когда полимерные цепи выпадают из своих кристаллические структуры и становятся неупорядоченной жидкостью. Стеклование — это другой вид перехода, который происходит с аморфным . полимеры; то есть полимеры, цепи которых не расположены в упорядоченных кристаллах, а просто разбросаны по всякому старому, даже хотя они в твердом состоянии.

Но даже кристаллические полимеры будут иметь некоторые аморфные части. Эти обычно составляет 40-70% образца полимера.Вот почему один и тот же образец полимера может иметь как температуру стеклования и температура плавления. Но вы должны знать, что аморфный стеклование претерпевает часть только , а кристаллическая часть подвергается плавлению только . На самом деле большинство так называемых «кристаллических полимеры» на самом деле в основном аморфны, что означает, что они будут иметь и то, и другое.

И вы можете спросить, есть ли какая-то связь между Tm и Tg? Отличный вопрос! И ответ «да!» Вот график нескольких распространенных полимеров, показывающий, как Tg и Tm (в градусах Кельвина) увеличиваются вместе.Для этого есть веские причины, основанные на молекулярном составе цепей. У нас нет времени или места, чтобы обсуждать все это здесь, но простой комментарий таков: чем жестче позвоночник, тем выше Tg и Tm. Конечно, это вообще за множеством исключений: разве наука не прекрасна?

Змеиная яма

Теперь, чтобы понять, почему полимеры без порядка в них тверды и хрупким ниже определенной температуры и мягким и податливым выше нее, он можно представить себе полимер в аморфном состоянии как большую комнату, полную ползающих змей.Каждая змея представляет собой полимерную цепь. Как вы, наверное, помните, змеи — хладнокровные животные, поэтому все тепло их тела должно исходить от окружающей среды. Когда тепло, змеи счастливы и могут продолжать заниматься своими делами, скользя и скользя без каких-либо проблем. Они будут перемещаться беспорядочно, вокруг и вокруг друг друга, и они будут скользить туда и сюда, просто прекрасно проводя время, или так хорошо, как когда-либо змеи.

Но когда становится холодно, змеи не слишком двигаются.Они замедляются без какого-либо тепла и, как правило, просто сидят на месте. Теперь они по-прежнему все обернуты друг вокруг друга, над и под друг другом, но что касается движения, этого просто не происходит.

Теперь представьте, что вы пытаетесь проехать на бульдозере через комнату, полную змей. Если тепло и змеи двигаются, они могут быстро ускользнуть с вашего пути, а бульдозер движется по комнате, нанося минимальный урон змеям. Но если холодно, с неподвижными змеями произойдет одно из двух.Либо (А) змеи будут сильнее бульдозера, и бульдозер не пройдет, а змеи останутся на месте; или (Б) бульдозер будет сильнее змей, и их раздавит, все равно никуда не двигаясь.

Полимеры такие же. Когда температура теплая, полимерные цепи могут легко перемещаться. Таким образом, когда вы берете кусок полимера и сгибаете его, молекулы, уже находящиеся в движении, без проблем перемещаются в новые положения, чтобы снять нагрузку, которую вы на них возложили.Но если вы попытаетесь согнуть образец полимера ниже его T г, полимерные цепи не смогут перейти в новые положения, чтобы снять напряжение, которое вы на них возложили. Итак, как в примере с комнатой, полной холодных змей, произойдет одно из двух. Либо (A) цепи достаточно прочны, чтобы выдержать прилагаемую вами силу, и образец не сгибается; или (B) усилие, которое вы прикладываете, будет слишком большим, чтобы неподвижные полимерные цепи могли сопротивляться, и, будучи не в состоянии двигаться, чтобы снять напряжение, образец полимера сломается или рассыплется в ваших руках.

Это изменение подвижности в зависимости от температуры происходит потому, что явление, которое мы называем «тепло», на самом деле является формой кинетической энергии; то есть энергия объектов в движении. На самом деле это эффект случайного движения молекул, будь то молекулы полимера или небольшие молекулы. Вещи «горячие», когда их молекулы обладают большой кинетической энергией и движутся очень быстро. Вещи «холодные», когда их молекулам не хватает кинетической энергии и они движутся медленно или вообще не движутся.

Теперь точная температура, при которой полимерные цепи претерпевают такое большое изменение подвижности, зависит от структуры полимера.Чтобы увидеть, как небольшое изменение в структуре может означать большое изменение веса T г, взгляните на разницу между полиметилакрилатом и полиметилметакрилатом на странице акрилата.

Скручивание ночи напролет

Между полимерами и змеями есть разница, которую мы, вероятно, должны обсудить сейчас. Отдельные змеи не только извиваются, но и перемещаются из одной части комнаты в другую. Это называется поступательным движением .Когда вы идете по улице, предполагая, что вы не похожи на большинство американцев, которые никогда никуда не ходят, вы совершаете поступательное движение. Хотя полимеры не лишены способности к такому движению, в большинстве случаев они не испытывают такого движения. Но они все еще двигаются, покачиваясь из стороны в сторону, совсем как маленькие дети в церкви. Безусловно, к тому времени, когда мы достигнем температуры стеклования, уже слишком холодно, чтобы молекулы полимера, запутавшиеся друг в друге, не могли перемещаться на какое-либо расстояние в одном направлении.

Движение, которое позволяет полимеру быть гибким при температуре, превышающей его температуру стеклования, обычно не является поступательным движением, а известно в бизнесе как сегментарное движение на большие расстояния . Хотя полимерная цепь в целом никуда не денется, ее сегменты могут извиваться, раскачиваться туда-сюда и вращаться, как гигантский штопор. Образцы полимера можно представить себе как толпу людей на танцполе. В то время как каждое тело имеет тенденцию оставаться на одном и том же месте, различные руки, ноги и многое другое часто меняют положение.Когда температура падает почти до или ниже T g, для полимеров вечеринка заканчивается, и дальнее сегментарное движение останавливается. Когда это дальнее движение прекращается, происходит стеклование, и полимер из мягкого и податливого становится твердым и хрупким. Поэтому, когда «Полярный вихрь» обрушится на ваш город в следующий раз, НЕ пытайтесь сгребать снег одной из этих пластиковых лопат для снега.

Посмотреть на себя

Теперь, чтобы все было понятно, мы сняли небольшой ролик, показывающий, что происходит с полимерными цепями при температуре стеклования.Нажмите вот бы посмотреть.

Попробуйте это!

Хотите повеселиться? Во-первых, попросите учителя принести немного жидкости. азота по классу или, может быть, немного «сухого льда», взвешенного в ацетоне или метаноле. Затем положите немного в чашку из пенопласта и бросьте в нее какие-нибудь предметы домашнего обихода, сделанные из полимеров, например резиновые ленты или полиэтиленовую пленку. Жидкий азот, будучи таким холодным, будет охлаждать объекты ниже их температур стеклования. Попробуйте согнуть резинку (удерживайте ее плоскогубцами, потому что вы можете получить обморожение, если попытаетесь дотронуться до нее пальцами), и она порвется! Неато, да? Резинка разорвется, потому что ее температура ниже температуры стеклования.А упаковка для сэндвичей? Он будет мяться и звучать как твердый тонкий пластик и может даже расколоться, если будет достаточно холодным.

Измеритель

T г Если вы хотите узнать, как мы измеряем температуру плавления и T г, плюс скрытая теплота плавления и изменения теплоемкости, теперь есть замечательная страница, чтобы рассказать вам все о методе, называемом дифференциальной сканирующей калориметрией. Посетите его!

Куда дальше?

Хотите узнать больше о чудесном стекловании? Прочтите эти маленькие сегменты!

Возни со стеклованием

Иногда полимер имеет Т г, что выше, чем хотелось бы.Все в порядке, мы просто добавили в него кое-что, называемое пластификатором . Это небольшая молекула, которая проникает между полимерными цепями и отодвиньте их друг от друга. Мы называем это увеличением свободных том . Когда это происходит, они могут легче скользить друг мимо друга. Когда они легче скользят друг относительно друга, они могут перемещаться при более низких температурах, чем без пластификатора. Таким образом, T г полимера можно уменьшить, чтобы сделать полимер более гибким и с ним легче работать.

Если вам интересно, о какой маленькой молекуле мы говорим, вот Некоторые из них используются в качестве пластификаторов:

Вы когда-нибудь чувствовали «запах новой машины» в новой машине друга? Это не то, что я чувствую слишком часто на деньги, которые я зарабатываю, но этот запах — пластификатор испарения с пластиковых деталей внутри вашего автомобиля. После многих лет, если достаточное его количество испарится, ваша приборная панель больше не будет пластифицированный. T г полимеров в приборной панели поднимется выше комнатной температуры, и приборная панель станет хрупкой и треснет.

Слей это!

Стеклование против плавления

Ключевые слова:
переход первого порядка, теплоемкость, переход второго порядка

Заманчиво думать о стекловании как о плавлении полимера. Но это неверный взгляд на вещи. Есть много важных различий между стеклованием и плавлением. Как я уже говорил ранее, плавление — это то, что происходит с кристаллическим полимером, тогда как стеклование происходит только с полимерами в аморфном состоянии.Данный полимер часто будет иметь внутри себя как аморфные, так и кристаллические домены, поэтому один и тот же образец часто может иметь температуру плавления и и T g. Но цепи, которые плавятся, не являются цепями, которые подвергаются стеклованию.

Есть еще одно большое различие между плавлением и стеклованием. Когда вы нагреваете кристаллический полимер с постоянной скоростью, температура будет увеличиваться с постоянной скоростью. Количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма полимера на один градус Цельсия, называется теплоемкостью .

Теперь температура будет продолжать расти, пока полимер не достигнет точки плавления. Когда это произойдет, температура некоторое время будет оставаться постоянной, даже если вы нагреваете полимер. Он будет держаться до тех пор, пока полимер полностью не расплавится. Затем температура полимера снова начнет повышаться. Повышение температуры прекращается, потому что для плавления требуется энергия. Вся энергия, которую вы добавляете к кристаллическому полимеру при его температуре плавления, идет на плавление, и никакая ее часть не идет на повышение температуры.Эта теплота называется скрытой теплотой плавления . (Слово скрытое означает скрытое.)

Теперь, когда полимер расплавится, температура снова начнет расти, но уже с меньшей скоростью. Расплавленный полимер имеет более высокую теплоемкость, чем твердый кристаллический полимер, поэтому он может поглощать больше тепла при меньшем повышении температуры.

Итак, при плавлении кристаллического полимера происходят две вещи: он поглощает определенное количество тепла, скрытую теплоту плавления, и претерпевает изменение своей теплоемкости.Любое изменение, вызванное теплом, будь то плавление или замерзание, кипение или конденсация, которое влечет за собой изменение теплоемкости и скрытой теплоты, называется переходом первого рода .

Но когда вы нагреваете аморфный полимер до его T г, происходит нечто иное. Сначала вы нагреваете его, и температура повышается. Как и раньше, она увеличивается со скоростью, определяемой теплоемкостью полимера. Только что-то смешное происходит, когда вы достигаете T г.Температура не перестает повышаться. Нет скрытой теплоты стеклования. Температура продолжает расти.

Но температура не поднимается с той же скоростью выше T g, как ниже. Полимер действительно претерпевает увеличение своей теплоемкости, когда он подвергается стеклованию. Поскольку стеклование включает изменение теплоемкости, но не включает скрытую теплоту, этот переход называется переходом второго рода .

Это может помочь взглянуть на несколько изящных картинок.Графики показывают количество тепла, добавленного к полимеру, по оси х и температуру, которую можно получить при заданном количестве тепла по оси х .

На графике слева показано, что происходит при нагревании 100% кристаллического полимера. Вы можете посмотреть на него и увидеть, что он прерывистый. Видишь этот перерыв? Это температура плавления. В этот перерыв добавляется много тепла без какого-либо повышения температуры. Это скрытая теплота плавления. Мы видим, что склон становится круче на высокой стороне обрыва.Наклон такого графика равен теплоемкости, поэтому это увеличение крутизны соответствует нашему увеличению теплоемкости выше точки плавления.

Но на графике справа, который показывает, что происходит со 100% аморфным полимером при его нагревании, разрыва нет. Единственное изменение, которое мы видим при температуре стеклования, — это увеличение наклона, что, конечно же, означает увеличение теплоемкости. Мы видим изменение теплоемкости при Тл г, но без разрыва, как на графике для кристаллического полимера.Как я уже говорил, при стекловании отсутствует скрытая теплота.

И вот, друзья мои, прямо перед вашими глазами разница между переходом первого рода, таким как плавление, и переходом второго рода, таким как стеклование.

Что становится полимером High

T г?

Хорошо, на данный момент мы знаем, что некоторые полимеры имеют высокие значения Тл г, а некоторые имеют низкие Тл г. Вопрос, который мы еще не удосужились задать, таков: почему? Что вызывает стеклование одного полимера при 100 o C, а другого при 500 o C?

Очень простой ответ таков: как легко движутся цепи.Полимерная цепь, которая может довольно легко перемещаться, будет иметь очень низкое значение T г, а цепь, которая не так хорошо движется, будет иметь высокое значение. Это имеет смысл. Чем легче полимер может двигаться, тем меньше тепла требуется для того, чтобы цепи начали извиваться и вырваться из жесткого стекловидного состояния в мягкое каучукоподобное состояние.

Итак, я полагаю, мы подошли к другому вопросу…

Что заставляет один полимер двигаться легче, чем другой? Я рад, что ты спросил об этом.Есть несколько факторов, влияющих на подвижность полимерной цепи. Иди посмотри на каждого!

Гибкость магистральной сети

Это самое большое и самое важное, что нужно помнить. Чем более гибка основная цепь, тем лучше будет двигаться полимер и тем ниже будет его T г. Давайте посмотрим на некоторые примеры. Самый драматичный из них — это силиконы. Давайте взглянем на тот, который называется полидиметилсилоксан.

Эта основа настолько гибкая, что полидиметилсилоксан имеет 90 074 T 90 075 g при температуре -127 91 582 o 91 583 C! Эта цепочка настолько гибкая, что становится жидкостью при комнатной температуре и даже используется для загущения шампуней и кондиционеров.

Теперь мы рассмотрим другую крайность, поли(фениленсульфон).

Основа этого полимера просто жесткая. Он такой жесткий, что у него нет Т г! Вы можете нагреть эту штуку до температуры более 500 o C, и она все равно останется в стеклообразном состоянии. Он разложится от всего тепла, прежде чем подвергнется стеклованию! Чтобы сделать полимер, который вообще можно обрабатывать, мы должны поместить несколько гибких групп в основную цепь. Эфирные группы работают хорошо.

Полимеры, подобные этому, называются поли(эфирсульфонами), и эти гибкие эфирные группы снижают T г этого полимера до более приемлемого 190 o C.

Подвесные группы, часть I:


рыболовные крючки и лодочные якоря

Подвесные группы имеют большое влияние на подвижность цепи. Даже небольшая подвесная группа может действовать как рыболовный крючок, который зацепится за любую близлежащую молекулу, когда полимерная цепь попытается двигаться как штопор. Группы подвесок также цепляются друг за друга, когда цепи пытаются проскользнуть друг мимо друга.

Одной из лучших подвесных групп для получения высоких T г является большая объемная адамантильная группа. Адамантильную группу получают из соединения под названием адамантан.


Нажмите на адамантан, чтобы увидеть его в 3D и узнать больше об этой интересной молекуле!

Такая большая группа не просто действует как крючок, который цепляется за близлежащие молекулы и не дает полимеру двигаться. Это настоящий лодочный якорь. Мало того, что он зацепляется за близлежащие полимерные цепи, его чистая масса является такой нагрузкой для движения его полимерной цепи, что заставляет полимерную цепь двигаться намного медленнее.Чтобы увидеть, насколько это влияет на T g, просто взгляните на два поли(эфиркетона), один с адамантановой боковой группой и один без нее.

Т г полимера на вершине уже прилично при 119 o С, но адамантильная группа поднимает ее еще выше, до 225 o С.

Подвесные группы, часть II:


, локтевая комната

Но большие громоздкие подвесные группы также могут снизить вес T г. Видите ли, большие боковые группы ограничивают то, насколько плотно полимерные цепи могут упаковываться вместе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.