4. Amorfa polymerer och glastransitionen Flashcards
(18 cards)
Hur upplevs polymerer vid högre temperaturer och varför?
De upplevs som mjuka.
De har mkt termisk energi vilket att de lätt kan ändra konformation genom bindningsrotationer. Kedjorna ligger slumpvis
Hur upplevs polymerer vid lägre temperaturer och varför?
De upplevs som styvare.
De har mindre termisk energi och är därför mindre rörliga. Kedjorna lägger sig i det mest termodynamiskt gynnsamma konformationen för att minimera energin.
Vid tillräckligt låg temperatur kommer huvudkedjans rörelser att upphöra och polymeren stelnar
Vilka två utvägar finns då polymerer kyls tillräckligt lågt? Beskriv förloppet.
Kristallisation. Kedjor med regelbunden kedjestruktur (ex regelbunden takticitet) packas organiserat. Krävs lagom tid för att de ska få en ordnad struktur.
Amorft glas bildas. Kedjor som är slumpvis och oorganiserade fryser fast som dom befinner ris.
Definiera en amorf polymer.
Kedjorna är alltid oordnade och trassliga. Eftersom det inte finns någon kristallin struktur smälter dessa inte. De genomgår en glastransition. (s48)
Definiera glastransitionstemperaturen (vid uppvärmning). Vad innebär den (vid både uppvärmning och kylning)?
(vid uppvärmning) Den temperatur när segment om 20-50 atomer i huvudkedjan börjar röra sig samordnat.
Innebörd: Temperaturen för fastransitionen då polymeren går från glasartad till mjuk vid värmning och tvärt om vid kylning. Finns bara hos polymerer.
Vad kallas en amorf polymer då den befinner sig över resp under Tg?
Över: kallas ofta “gummiartat tillstånd” (egenskaper liknar gummi: ex flexibilitet)
Under: amorft glas
Vad händer med kedjorna i ett material vid smältning (förutsatt att smältning kan ske)?
Termisk energi blir så stor att strukturen hos den kristallina delen av materialet bryts upp.
Vad är fri volym och hur påverkar det Tg?
Def. Det tomrum som finns mellan kedjorna
Ju större fri volym desto mer kan kedjorna röra sig utan att krocka.
Alltså krävs lägre temperatur för att de ska kunna röra sig lagom mycket för att glastransitionen ska ske.
Högre fri volym medför lägre Tg
Nämn 9 faktorer som påverkar Tg?
¤ Fri volym ¤ Kedjerörligheten ¤ Struktur hos sidogrupper ¤ Kedjesymmetri ¤ Sekundära krafter ¤ Tvärbindningar ¤ Molekylvikt ¤ Kristallinitet ¤ Additiv
Hur påverkar kedjerörligheten Tg?
Styvare kedja –> högre Tg
Krävs en viss rörlighet för att glastransitionen ska ske. Ju styvare kedja (från ex aromatiska ringar) desto mer energi måste tillföras för att den ska bli rörlig.
Hur påverkar strukturen hos sidogrupper Tg?
Mer bulkiga, steriskt hindrande grupper –> lägre kedjerörlighet –> högre Tg pga svårare för bindningar i huvudkedjan att rotera.
Hur påverkar kedjesymmetrin Tg?
Symmetrisk polymer –> lägre Tg
Eftersom det krävs mindre energi vid rotation av en bindning om atomen/-erna i sidogrupperna är lika än om de skiljer. (s51)
Hur påverkar sekundära krafter Tg?
Starkare krafter –> högre Tg
Eftersom starkare krafter håller ihop kedjorna mer, krävs mer energi för att få de att röra på sig
Hur påverkar tvärbindningar Tg?
Fler tvärbindningar –> högre Tg
Eftersom dessa håller ihop polymerkedjorna som då får minskad rörlighet och fri volym
Hur påverkar molekylvikt Tg?
Högre molekylvikt –> högre Tg
Eftersom det vid högre molekylvikt finns färre fria kedjeändar (de rör sig bättre än andra delar av kedjorna), mindre fri volym och mer intrasslingar
Hur påverkar kristallinitet Tg?
Mycket kristallinitet –> finns ofta inget Tg (för lite amorf fas)
liten/mellanhög grad av kristallinitet –> ofta ingen ändring av Tg
Hur påverkar additiv Tg?
minskar Tg
Eftersom inblandning av tillsatserna –> ökad fri volym mellan kedjorna
(Kan användas för att avsiktligt sänka Tg)
Vad innebär fysikalisk åldring? Vad mäts för att experimentellt hitta en molekylär förklaring på detta?
Glastransitionen sker ej vid jämvikt men kedjorna vill komma till detta tillstånd. I den glasartade fasen kommer kedjorna, med begränsad rörlighet eftersom de är “frysta” på sina positioner, långsamt ändra konformation till den mest gynnsamma. Alltså kommer materialet med tiden tätpackas mer, bli hårdare och sprödare och densiteten öka.
Mät polymerens volym eller entalpi, vid kylning.
