Επιστήμη Υλικών ΙΙ (Ε)

Ανάλογα με τη ανταπόκρισή τους στη θέρμανση, τα πολυμερή χωρίζονται σε θερμοπλαστικά και θερμοσκληραινόμενα. Τα θερμοπλαστικά γίνονται μαλακότερα όταν θερμαίνονται (και κατά περίπτωση μετατρέπονται σε ρευστά),

Η μεταβολή αυτή δεν είναι μόνιμη: τα πολυμερή σκληρύνονται πάλι εάν από εκείνο το σημείο ψυχθούν. Οι διαδικασίες αυτές είναι αντιστρεπτές και μπορούν να επαναληφθούν με τη μορφή θερμοκρασιακών κύκλων. Τα υλικά αυτά μπορούν να υποστούν κατεργασία όταν σε ψηλή θερμοκρασία είναι μαλακά, με παράλληλη εφαρμογή πίεσης. Τα περισσότερα γραμμικά πολυμερή είναι θερμοπλαστικά. Για παράδειγμα: Πολυαιθυλένιο, Νάιλον, Πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC), Ακρυλικές και βινυλικές ρητίνες

Ορισμένα πολυμερή, με γραμμική, καθώς και κάποια με διακλαδιζόμενη αλυσίδα εμφανίζουν κρυσταλλικότητα. Το νάιλον, το υψηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο (HDPE) και το ισοτακτικό πολυπροπυλένιο (i-PP) εμφανίζουν έντονη κρυσταλλικότητα.

Όταν θερμανθούν τα κρυσταλλικά πολυμερή υφίστανται τήξη σε μια θερμοκρασιακή περιοχή που ονομάζεται θερμοκρασία τήξης (T_m), κατά την οποία μεταπίπτουν σε μια ρευστή φάση. Όταν θερμανθούν τα άμορφα πολυμερή, υφίστανται υαλώδη μετάβαση στη θερμοκρασία Tg, δηλαδή μεταπίπτουν από την υαλώδη, σε μια πιο εύκαμπτη (ή ελαστόμορφη, rubbery) κατάσταση. Τα ημικρυσταλλικά πολυμερή (στα οποία συνυπάρχουν οι κρυσταλλικές με τις άμορφες περιοχές) εμφανίζουν πρώτα την υαλώδη μετάβαση και στη συνέχεια, τήξη.

Στο εργαστήριο θα χρησιμοποιηθεί θερμιδομετρία διαφορικής σάρωσης με σκοπό την καταγραφή των παραπάνω μεταβάσεων και των σημείων T_g και T_m.

Στόχοι Ενότητας

Στο τέλος της ενότητας, οι σπουδαστές θα πρέπει να είναι σε θέση να εκτιμούν τη θερμική συμπεριφορά συγκεκριμένων πολυμερών με δεδομένα τις τιμές θερμοκρασίας τήξης και υαλώδους μετάβασης.

Λέξεις Κλειδιά

Θερμοπλαστικά πολυμερή, θερμοσκληραινόμενα πολυμερή, άμορφα (υαλώδη) πολυμερή, ημικρυσταλλικά πολυμερή, κρυσταλλικές μικροφάσεις, θερμοκρασία τήξης (T_m), θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης (T_g)