خصائص البوليمرات: الانتقال الزجاجي والتشابك والزحف

الخلاصة السريعة

تتغير خصائص البوليمرات مع الحرارة وحركة السلاسل والزمن. لذلك يحتاج وصف «صلب» أو «مرن» إلى شروط المقارنة، لا إلى اسم البوليمر وحده. ^[1]

• Tg انتقال في الجزء غير المتبلور؛ Tm انصهار مناطق بلورية. قد يظهر الانتقالان في عينة شبه بلورية. ^[2]
• قيمة Tg المقاسة تتأثر بطريقة القياس ومعدل التسخين أو التحميل. ^[1]
• التشابك يربط السلاسل ويحد من انزلاقها؛ المتصلد التقليدي لا يعاد تشكيله بالانصهار مثل اللدن الحراري. ^[1][3]
• الزحف زيادة التشوه تحت حمل ثابت؛ في استرخاء الإجهاد يثبت التشوه وتنخفض القوة مع الزمن. ^[4]
• في مثال افتراضي بحمل وحرارة ثابتين، استطالات 0.20 و 0.50 و 0.90 مم لطول 100 مم تعني 0.20% و 0.50% و 0.90%.^[5]

ما الفرق بين Tg و Tm؟

يخص الانتقال الزجاجي Tg حركة مقاطع السلاسل في المناطق غير المتبلورة. الانصهار Tm يخص المناطق البلورية؛ وجود أجزاء من النوعين يسمح بظهور الانتقالين. ^[2]

تتبدل استجابة الجزء غير المتبلور من زجاجية إلى أكثر مطاطية عبر مجال حراري، لا حد واحد مطابق لانصهار بلورة. وتتأثر Tg المرصودة بزمن القياس ومعدله. ^[1]

للمقارنة بين تقريرين، حدد أي انتقال يقيس كل تقرير. جمع رقمين تحت اسم «درجة الليونة» دون معرفة المقصود يترك المقارنة ناقصة.

التشابك وإمكان إعادة التشكيل

روابط التشابك تصل السلاسل وتحد من انزلاق بعضها بالنسبة إلى بعض. وهي تختلف عن مجرد تلامس سلسلتين في رسم. ^[1]

في التصنيف التقليدي، اللدائن الحرارية تقبل إعادة التشكيل بالتسخين، بينما الشبكة المتصلدة بعد تكوّنها لا تنصهر لإعادة التشكيل بالطريقة نفسها. ^[3]

لا نستنتج من الاسم العام أن كل البوليمرات تصلح للوظيفة نفسها. ارجع إلى وصف البنية والسلوك المقاس للعينة، بدل تعميم نتيجة صورة أو اختبار على عائلة كاملة.

لماذا نضيف الزمن إلى اختبار التشوه؟

الزحف يصف زيادة التشوه مع الزمن تحت حمل ثابت. أما استرخاء الإجهاد فيثبت فيه التشوه وتقل القوة اللازمة لإبقائه. ^[4]

نختار مثالًا تعليميًا بطول أصلي 100 مم وحرارة وحمل ثابتين: عند البداية وبعد 5 و 20 دقيقة نضع استطالات افتراضية 0.20 و 0.50 و 0.90 مم.

نقسم كل استطالة على 100 مم: ε = ΔL/L₀، ثم نضرب في 100 للحصول على النسبة المئوية: 0.20% و 0.50% و 0.90%. البيانات مختارة للشرح، وليست اختبارًا أجري على مادة.^[5]

هذه النقاط تكفي لتوضيح أن قراءة واحدة لا تصف النقاط الثلاث. لا نستخدم الخط الذي يصلها لتنبؤ طويل المدى؛ لم نحدد مادة أو نموذجًا فيزيائيًا يبرر ذلك.

للمقارنة مع موضوع مرتبط، اقرأ دليل الخواص الميكانيكية.