Propiedades térmicas de los polímeros: Tg, Tm y Td

Resumen

El documento explica las principales transiciones térmicas de los polímeros: la temperatura de transición vítrea (Tg), la temperatura de fusión (Tm) y la temperatura de degradación (Td). Describe cómo cambia el volumen específico o la densidad con la temperatura en polímeros amorfos y semicristalinos, y sus consecuencias en las propiedades mecánicas, ópticas y de permeabilidad.

Puntos clave

Por debajo de la Tg el polímero se vuelve frágil como un vidrio; la Tg es un rango de temperaturas, no un valor fijo.
Por encima de la Tm se destruyen los enlaces covalentes y el polímero se degrada, fenómeno que se denomina Td (temperatura de degradación).
En un termoplástico amorfo, al bajar la temperatura el volumen específico disminuye al alcanzar la Tg (curva ABCD).
En un termoplástico cristalino o parcialmente cristalino, el volumen específico disminuye repentinamente por el empaquetamiento eficiente de las cadenas (curva ABEF).
Por debajo de la Tg, en el polímero semicristalino predominan los cristales, mientras que en el amorfo predomina la matriz amorfa.
Estos cambios afectan a las propiedades mecánicas, ópticas y de permeabilidad del polímero, especialmente la WVTR.

Ponte a prueba

● Por debajo de la temperatura de transición vítrea Tg, el polímero se vuelve frágil como un vidrio. No es una temperatura fija, sino un rango de temperaturas. Por debajo de esta temperatura, la densidad y el módulo elástico cambian.

● Por encima de la temperatura de fusión (Tm), se destruyen los enlaces covalentes de los átomos para quemarse o carbonizarse. En los polímeros, esta degradación se presenta en el estado líquido y se denomina Td Temperatura de degradación.

● Cuando se menciona que cambia su densidad, se habla de volumen específico vs temperatura o de Densidad vs. Temperatura.

● Al disminuir la temperatura de un termoplástico amorfo, se produce un decrecimiento del volumen específico la temperatura Tg. Curva ABCD.

● Al disminuir la temperatura de un termoplástico cristalino o parcialmente cristalino, produce un decrecimiento repentino del volumen específico, esto se produce por un empaquetamiento eficiente en las cadenas de polímero. Curva ABEF.

● En el caso del polímero semicristalino ABEF, prevalecerán los cristales por debajo de Tg, mientras que en el polímero amorfo ABCD, prevalecerá la matriz amorfa.

● Esto tiene consecuencias en las propiedades mecánicas y las ópticas del polímero, como también en sus permeabilidades (especialmente WVTR).

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Preguntas frecuentes

¿Qué es la temperatura de transición vítrea Tg de un polímero?

Es la temperatura por debajo de la cual el polímero se vuelve frágil como un vidrio. No es un valor fijo, sino un rango de temperaturas, y por debajo de ella cambian la densidad y el módulo elástico.

¿Qué ocurre con el volumen específico de un polímero amorfo al enfriarse?

Al disminuir la temperatura de un termoplástico amorfo, su volumen específico decrece al llegar a la Tg, según la curva ABCD.

¿Qué diferencia hay en el enfriamiento de un polímero cristalino respecto al amorfo?

En un termoplástico cristalino o parcialmente cristalino el volumen específico disminuye de forma repentina por el empaquetamiento eficiente de las cadenas (curva ABEF).