Última actualización: August 2, 2022
La transición vítrea, Tg, es la temperatura a la que los epóxicos curados pasan de ser rígidos y vidriosos a ser gomosos y más flexibles. La mayoría de nosotros pensamos que los epoxis curados son materiales bastante duros (Shore D); y lo son, debido a la naturaleza reticulada de sus moléculas. Pero si los calienta, los enlaces moleculares se relajan un poco, se vuelven un poco más flexibles y, mientras el epoxi todavía está reticulado, cualquier epoxi dado se vuelve más suave y gomoso a temperaturas más altas.
La transición vítrea es análoga al punto de fusión de un sólido (un cambio de fase). La diferencia es que los epóxidos no son moléculas pequeñas y simples, como el agua (piense en el hielo), ni átomos, como los metales puros. El hielo y los metales son materiales que tienen puntos de fusión bien definidos. Los epóxidos son moléculas con longitudes de cadena que se enredan con las moléculas de epoxi adyacentes y, cuando se curan, tienen sitios entrecruzados entre las moléculas. Un epoxi curado es una matriz que se une al azar como una masa rígida. Pero esa masa todavía responde a los cambios de temperatura, pero no tan libremente como las moléculas de agua sin restricciones y los átomos de los metales.
La Tg no es una temperatura única bien definida. El ablandamiento del epoxi ocurre en un rango de temperatura, típicamente de aproximadamente 10 grados. El diagrama de la izquierda muestra una versión generalizada del punto de transición de Tg. El lado izquierdo de la curva es la región del epoxi curado similar al vidrio más sólido. El lado derecho de la curva con una pendiente más pronunciada es el estado gomoso del epoxi curado. Un solo punto, la Tg, se determina extendiendo las partes lineales de la curva antes y después del punto de inflexión para llegar a un solo punto. En las hojas de datos, la Tg se informa típicamente como un solo número, ubicado centralmente en la inflexión de la curva.
La Tg de cualquier epoxi curado determinado depende del procedimiento de curado. El curado a temperatura ambiente da como resultado valores de Tg más bajos. Se requiere curado a temperatura elevada para valores de Tg más altos. Los valores más altos de Tg requieren la máxima densidad de reticulación, que requiere una temperatura suficiente para permitir que reaccionen incluso los sitios de reticulación más remotos. La reticulación completa es necesaria no solo para lograr una alta Tg, sino también para muchas de las otras propiedades físicas del epoxi que se indican en la hoja de datos. Esto enfatiza la importancia de desarrollar y mantener buenos controles de proceso para curar cualquier epoxi.
Una razón para considerar la Tg es seleccionar un epoxi que sea apropiado para una aplicación. Para una aplicación que requiera un epoxi flexible, una Tg baja, algo por debajo de 0 ° C es apropiado. En la mayoría de los casos, esto no sería un epoxi; más probablemente un material de silicona. Pero de cualquier manera, una silicona o un epoxi flexible tiene la capacidad de moverse y absorber el estrés, como en una aplicación en la que el epoxi actúa como sellador o proporciona protección contra golpes y vibraciones. Otras aplicaciones pueden requerir las propiedades físicas más fuertes del epoxi; en cuyo caso sería apropiado una Tg alta (en relación con el rango operativo de la aplicación). Esto utilizaría las propiedades de alta resistencia, compresión, tensión, etc. del epoxi.
Otra razón para considerar la Tg es que el coeficiente de expansión térmica (TCE o CTE) es menor a temperaturas por debajo de la Tg y mayor para temperaturas por encima de la Tg, a veces de manera bastante dramática (como se muestra en la tabla a continuación).
¿La conclusión sobre Tg? El Tg proporciona información importante sobre la naturaleza de cualquier epoxi dado a su temperatura de servicio.
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