Температура стеклования

Температура стеклования - это температура, при которой полимер переходит из твёрдого стеклообразного состояния в мягкое эластичное, или наоборот. Это одна из важнейших характеристик полимеров, особенно аморфных, во многом определяющая, как материал ведёт себя при разных температурах и где его можно применять.

Ниже температуры стеклования молекулярные цепи как бы заморожены: они не могут свободно двигаться, и материал твёрдый, жёсткий, нередко хрупкий, как стекло. Выше этой температуры цепи получают подвижность, и материал становится мягким, эластичным и податливым. Отсюда и название - стеклование.

Важно понимать, что температура стеклования - это не плавление. При стекловании материал не переходит в жидкость, а лишь меняет характер: из жёсткого становится эластичным. Плавление - это уже переход в текучий расплав, происходящий при более высокой температуре.

От соотношения рабочей температуры и температуры стеклования зависит поведение изделия. Если полимер используется ниже своей температуры стеклования, он будет жёстким; если выше - мягким и гибким. Поэтому для жёстких изделий выбирают полимеры с высокой температурой стеклования, для гибких - с низкой.

Наглядный пример - разница между жёстким и мягким поведением одного и того же материала. Многие пластики, твёрдые при комнатной температуре, на сильном морозе становятся хрупкими, потому что опускаются ниже своей температуры стеклования. Это важно учитывать для изделий, работающих зимой.

У каучуков и эластомеров температура стеклования лежит значительно ниже комнатной, поэтому при обычных условиях они мягкие и эластичные. Если же сильно охладить резину ниже её температуры стеклования, она станет твёрдой и хрупкой, потеряв упругость.

Температуру стеклования можно регулировать составом полимера и добавками. Введение пластификатора снижает её, делая материал мягче при той же температуре. Сополимеризация и изменение строения цепей тоже позволяют сдвигать температуру стеклования в нужную сторону, настраивая свойства материала.