Analyse der Glasübergangstemperatur

Analyse der Glasübergangstemperatur

Die Glasübergangstemperatur ist der Temperaturwert amorpher Polymere, bei dem eine erhöhte molekulare Mobilität zu erheblichen Änderungen der thermischen Eigenschaften führt. Mit orientierten Molekülen geformte Kunststoffprodukte dehnen sich unterschiedlich aus, sofern die Glasübergangstemperatur nicht erreicht wird. Oberhalb der Glasübergangstemperatur neigt das Polymer dazu, sich isotrop auszudehnen, und beim Abkühlen zeigt sich eine Hysterese (Verzögerung) bei der Ausdehnung oder den Dimensionsänderungen, wenn das Material gummiartig und duktil ist.

Analyse der Glasübergangstemperatur

Die Bestimmung der Glasübergangstemperatur erfolgt gemäß der Norm ASTM E1356 der American Society for Testing and Materials (ASTM) (ASTM E1356-08 Standardprüfverfahren zur Bestimmung der Glasübergangstemperatur mittels Differenzkalorimetrie). Das in dieser Norm beschriebene Prüfverfahren dient der Ermittlung der Glasübergangstemperatur von Materialien mittels Differenzkalorimetrie oder Differenzthermoanalyse. Es eignet sich für amorphe oder teilkristalline Materialien mit stabilen amorphen Bereichen, die im Glasübergangsbereich weder Zersetzung noch Sublimation zeigen. Der übliche Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -120 °C und +500 °C. Je nach verwendetem Messgerät kann der Temperaturbereich erweitert werden.

Bei der Anwendung von Polymeren, die als Klebstoffe und Beschichtungen verwendet werden, ist die Glasübergangstemperatur häufig ausgeprägt. Dieses Merkmal ist tatsächlich eines der wichtigsten Merkmale, die bei der Auswahl des richtigen Materials für die Anwendung berücksichtigt werden müssen.

Die einfachste Definition der Glasübergangstemperatur eines Polymers ist die Temperatur, bei der ein amorphes Polymer von einem harten oder glasartigen Zustand in einen weicheren, normalerweise gummiartigen oder viskosen Zustand übergeht. Gerade bei Kunststoffen und Polymeren ist die Eigenschaft der Glasübergangstemperatur notwendig, da sich diese Materialien nicht wie herkömmliche Feststoffe und Flüssigkeiten verhalten.

Zu den herkömmlichen Materialien gehören: Metalle (Kupfer, Stahl, Aluminium), Lösungsmittel (Toluol, Xylol) und Wasser. Diese herkömmlichen Materialien gehen am Schmelzpunkt reversibel von der festen Form in die flüssige Form über. Die meisten Polymere hingegen verhalten sich nicht gleich und weisen einen etwas weniger definierten Übergang von fest zu flüssig auf. Diese amorphen Polymere verändern sich bei der Glasübergangstemperatur von einer eher kristallinen oder glasartigen Struktur zu einer typischerweise weicheren oder gummiartigen Struktur.

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