درجة حرارة إنتقال زجاجية

نظرة بسيطة على درجة حرارة الإنتقال الزجاجية للمواد (Tg) هى درجة الحرارة التى تكون أسفلها الجزيئات لها قدرة صغيرة للغاية على الحركة. وعلى المستوى الأكبر, البوليمرات تكون عندها صلبة وهشة تحت درجة حرارة الأنتقال الزجاجية, ويمكن أن يحدث لها تشوه لدن (plastic deformation) عندما تكون درجة الحرارة أعلى منها. Tg غالبا ما تطبق على الحالة الغير متبللرة وبصفة عامة تطبق على الزجاج واللدائن.

ولفهم Tg بصورة جيدة يجب فهم آلية الفقد الميكانيكي (الشكل الإهتزازي والرنيني) لمجموعة فعالة معينة (غالبا ما تكون متاحة) وكذلك الترتيبات الجزيئية. العوامل مثل المعاملة الحرارية وإعادة الترتيبات الجزيئية, وجود أماكن فارغة, تساعد الإجهاد والعموامل الأخرى التى تؤثر على ظروف المادة يمكن أن تؤثر على Tg بطريقة بسيطة أو كبيرة. Tg منفصلة عن الخاصية اللزجة مرنة للمواد, وعلى هذا تتغير بتغير معدل تطبيق الحمل (سيلي بوتي مثال جيد لهذا حيث أنها تنساب مثل العجينة عند شدها ببطيء ولكنها تتفتت عند شدها بسرعة).

فى البوليمرات, Tg يعبر عنها على أنها درجة الحرارة التى تم عنده تخطى طاقة جيبس الحرة والتى تماثل طاقة التنشيط اللزمة لعمل حركة لخمسين وحدة تقريبا من البوليمر. وهذا يسمح للسلاسل الجزيئية للإنزلاق على بعضها البعض عند تطبيق قوة. ومن هذا التعبير, يمكن أن نرى أن تقديم السلاسل الجانبية والمجوعات الكيميائية الصلبة نوعا ما (مثل حلقات البنزين) سيتداخل مع العمليات اللاحقة وبالتالي Tg.

فى الزجاج (متضمنا الفلزات الغير متبللرة والهلام). Tg تتناسب مع الطاقة اللازمة لكسر وإعادة الرابطة التساهمية إلى درجة إلى حد ما غير كاملة شكل شبكي ثلاثي الأبعاد للرابطة التساهمية. وعلى هذا تتأثر Tg بكيمياء الزجاج. فمثلا بإضافة B, Na, K or Ca إلى الزجاج ولهم تكافؤ أقل من 4 ويساعدوا في كسرالشكل الشبكي ثلاثي الأبعاد ويقلل Tg. وبإضافة P والذى له تكافؤ خماسي فإنه يساعد في الحصول على شكل شبكي ثلاثي الأبعاد, ويزيد Tg.

كارثة مركبة الفضاء تشالينجر كانت بسبب حلقة مطاطية كانت في درجة حرارة أقل من درجة حرارة الإنتقال الزجاجية ولذلك لم تكن مرنة بالطريقة الملائمة لتكون مانع مناسب حول أحد محركات الصاروخ الصلبة.

درجة الإنتقال الزجاجية لبعض المواد:

البوليمر	Tg (oC)
بولي إثيلين (LDPE)	-125
بولي بروبيلين (لا ترتيبي)	-20
بولي فينيل أسيتات (PVAc)	28
بولي إثيلين تيرفيثالات (PET)	69
بولي فينيل كحولي (PVA)	85
بولي فينيل كلورايد (PVC)	81
بولي بروبيلين (متماثل الترتيب)	100
بولي إستيرين	100
بولي ميثيل ميثاكريلات (لا ترتيبي)	105

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 المصادر

• ويكيبيديا الإنجليزية.