شیشے کی منتقلی کا درجہ حرارت، پگھلنے کا درجہ حرارت اور پولیمر کے چپکنے والے بہاؤ کو متاثر کرنے والے عوامل

شیشے کی منتقلی کا درجہ حرارت (Tg)، پگھلنے کا درجہ حرارت (Tm) (کرسٹل لائن پولیمر کے لیے) اور پولیمر کے چپکنے والے بہاؤ کا درجہ حرارت (Tf) (غیر کرسٹل لائن پولیمر کے لیے) درجہ حرارت کے اہم پیرامیٹرز ہیں۔ Tg پولیمر کے سروس درجہ حرارت کا تعین کرتا ہے، جبکہ Tm اور Tf پولیمر کے پروسیسنگ درجہ حرارت کا تعین کرتا ہے۔ بہت سے عوامل ہیں جو پولیمر کی Tg، Tm اور Tf قدروں کو متاثر کرتے ہیں۔

پولیمر کی ساخت اور خصوصیات کا اثر

I. زنجیر کا ڈھانچہ

(1) مین چین۔ مین چین پر سخت گروپس جیسے فینائل، بائفنائل گروپس اور کنجوگیٹڈ ڈبل بانڈز کا تعارف زنجیر کی سختی کو بڑھاتا ہے، جبکہ Tg، Tm اور Tf سبھی بڑھ جاتے ہیں۔ مین چین پر ایتھر بانڈز اور الگ تھلگ ڈبل بانڈز کا تعارف زنجیر کو لچکدار بناتا ہے، اور Tg، Tm اور Tf سبھی کم ہو جاتے ہیں۔

(2) سائیڈ گروپس۔ جب سائیڈ گروپ ایک سخت گروپ ہوتا ہے، زنجیر کی لچک کم ہوتی ہے کیونکہ سائڈ گروپ کا حجم بڑھتا ہے، اور Tg، Tm اور Tf سبھی بڑھ جاتے ہیں۔ جب سائیڈ گروپ (یا سائیڈ چین) ایک لچکدار گروپ (یا لچکدار زنجیر) ہے، سائیڈ گروپ (زنجیر) جتنا بڑا ہوگا، لچک اتنی ہی بہتر ہوگی، پھر پوری مالیکیولر چین کی لچک بہتر ہوگی، اور Tg، Tm اور Tf سبھی کم ہوجاتے ہیں۔

(1) اور (2) کا امتزاج یہ ظاہر کرتا ہے کہ چین کی ساخت کے تمام عوامل جو سلسلہ کی سختی کو بڑھاتے ہیں Tg، Tm اور Tf کی قدروں کو بڑھا سکتے ہیں، اور سلسلہ کی لچک کو بڑھانے والے تمام زنجیر ساخت کے عوامل Tg، Tm اور Tf کی قدروں کو کم کر سکتے ہیں۔

II بین سالماتی قوتیں۔
قطبی پولیمر، مالیکیولر چین پر قطبی گروپوں اور مضبوط بین سالمی قوتوں کے درمیان مضبوط تعامل کے ساتھ، غیر قطبی پولیمر کے لیے متعلقہ اقدار سے زیادہ Tg، Tm اور Tf قدریں رکھتے ہیں۔ اور Tg، Tm اور Tf کی تمام قدریں بین سالمی قوتوں میں اضافے کے ساتھ بڑھتی ہیں۔

III سالماتی وزن
چونکہ Tm کا تعلق کرسٹلائزیشن سے ہے، عام طور پر، سالماتی وزن کا Tm پر بہت کم اثر پڑتا ہے اور Tg اور Tf دونوں بڑھتے ہوئے مالیکیولر وزن کے ساتھ بڑھ جاتے ہیں۔ Tg کے لیے، یہ رجحان کم مالیکیولر وزن پر زیادہ واضح ہوتا ہے، جب کہ جب مالیکیولر وزن ایک خاص سطح تک بڑھ جاتا ہے تو Tg انتہائی آہستہ سے تبدیل ہوتا ہے۔

Tf پر سالماتی وزن کا اثر Tg کے مقابلے میں بہت زیادہ اہم ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ Tg پر مالیکیولر ویٹ کا اثر چین اینڈ ایفیکٹ سے منسوب ہے، جو صرف اس صورت میں دکھایا جا سکتا ہے جب سسٹم کا چین اینڈ مواد نسبتاً زیادہ ہو، یعنی مالیکیولر وزن نسبتاً کم ہو۔ سالماتی وزن ایک خاص حد تک زیادہ ہونے اور زنجیر کے سرے کا وزن تقریباً نہ ہونے کے برابر ہونے کے بعد، Tg پر اس کا اثر نمایاں نہیں ہوتا۔

Tf وہ اہم درجہ حرارت ہے جس پر پورے پولیمر چین کے بڑے پیمانے پر مرکز بے گھر ہو جاتا ہے، اور پوری زنجیر کی نقل و حرکت تمام زنجیر کے حصوں کی مشترکہ حرکت سے حاصل ہوتی ہے۔ مالیکیولر وزن جتنا زیادہ ہوگا، زنجیر کے حصوں کی تعداد اتنی ہی زیادہ ہوگی جنہیں کنسرٹ میں حرکت کرنے کی ضرورت ہوگی، اور حرکت کے دوران رگڑ والی قوتوں پر قابو پانے کی ضرورت ہوگی، اور Tf اتنا ہی زیادہ ہوگا۔ لہذا Tf قدر سالماتی وزن پر مضبوطی سے منحصر ہے۔

بیرونی عوامل کا اثر

I. چھوٹے مالیکیول گھلنشیل additives

پراسیسنگ کی خصوصیات کو بہتر بنانے یا اس دوران مصنوعات کو ایک خاص پہلو فراہم کرنے کے لیے بعض اوقات اجزاء میں پلاسٹکائزر یا دیگر حل پذیر اضافی چیزیں شامل کی جاتی ہیں۔پولیمر کی تشکیل اور پروسیسنگ. پولیمر کے معاملے میں، یہ چھوٹے مالیکیولز diluents کے برابر ہوتے ہیں اور یہ پولیمر کے Tg، Tm اور Tf کو کم کرتے ہیں۔

II بیرونی قوتیں۔

یک طرفہ بیرونی قوتوں کا چین کے حصوں پر اثر ڈالتا ہے، لہذا بیرونی قوتوں میں اضافہ Tg اور Tf کو کم کر سکتا ہے۔ بیرونی قوت کی مدت میں اضافہ بیرونی قوت کی سمت میں مالیکیولز کی حرکت کے حق میں بھی ہے، جو Tf کو بھی کم کرتا ہے۔ دباؤ میں اضافہ مفت والیوم کو کم کرتا ہے اور Tg اور Tf کو بڑھاتا ہے۔

Tm پر بیرونی قوتوں کا اثر اس طرح ہے: جب پولیمر تناؤ کی قوتوں کے تحت کرسٹلائز کرتا ہے، کرسٹلائز کرنے کی صلاحیت بڑھ جاتی ہے، کرسٹل کی ڈگری میں اضافہ ہوتا ہے اور کرسٹل کے پگھلنے کے پوائنٹ میں بھی اضافہ ہوتا ہے، یعنی Tm بڑھتا ہے۔ دباؤ کے تحت کرسٹلائز کرنے سے ویفر کی موٹائی بڑھ جاتی ہے، جس سے کرسٹل کا کمال بڑھ جاتا ہے، جس سے Tm بھی بلند ہو جاتا ہے۔

III ٹیسٹ کی شرح

یہ درجہ حرارت ٹیسٹ کے لحاظ سے حاصل کردہ ٹیسٹ ویلیو کی شدت کے لحاظ سے ہے۔ چونکہ پولیمر زنجیروں کی نقل و حرکت ایک آرام دہ عمل ہے اور وقت پر منحصر ہے، Tg ٹیسٹ ویلیو اور تجرباتی ٹائم اسکیل کے درمیان ایک تعلق ہے: گرمی کی شرح میں اضافہ یا متحرک تجربات کی تعدد سے Tg میں اضافہ ہوگا۔ Tf کے لیے بھی یہی سچ ہے، اور Tm کے لیے اس کے برعکس ہے۔ Tm قدروں کی جانچ کرتے وقت، اگر درجہ حرارت کو آہستہ آہستہ بڑھایا جائے تو، نامکمل اناج کو پہلے پگھلا یا جا سکتا ہے اور پھر قدرے زیادہ درجہ حرارت پر زیادہ کامل اور مستحکم کرسٹل میں دوبارہ تیار کیا جا سکتا ہے۔ حتمی نام نہاد "پگھلنے کا نقطہ" وہ درجہ حرارت ہے جس پر تمام زیادہ کامل کرسٹل پگھل جاتے ہیں اور درجہ حرارت میں تیزی سے اضافے پر ناپی جانے والی قدر سے زیادہ ہوں گے۔