Temperatura de transición vítrea

La temperatura de transición vítrea (Tg) es la temperatura a la que se da una pseudotransición termodinámica en materiales vítreos, por lo que se encuentra en vidrios, polímeros y otros materiales inorgánicos amorfos.

Esto quiere decir que, termodinámicamente hablando, no es propiamente una transición.

La Tg se puede entender de forma bastante simple cuando se entiende que en esa temperatura el polímero disminuye su densidad, dureza y rigidez, además su porcentaje de elongación disminuye de forma drástica.

Se entiende que es un punto intermedio de temperatura entre el estado fundido y el estado rígido del material.

Este tipo de transición se observa en materiales vítreos, entre un estado líquido (el material fluye) y otro estado aparentemente sólido, este estado aparentemente sólido es un estado de no-equilibrio termodinámico, el material es considerado un líquido subenfriado (que fluye a velocidades extremadamente lentas), con movimientos en sus segmentos prácticamente congelados.

Todos los polímeros termoplásticos presentan una Tg, ya sean estos amorfos o semicristalinos.

Los polímeros amorfos al calentarse presentan solamente una transición, la Tg.

La Tg no es una temperatura en la cual específicamente ocurre el cambio de estado, existen diferentes métodos experimentales para determinarla, pero debido al carácter termodinámico de esta pseudotransición, cada método provee de un valor de Tg diferente, es por ello que en los artículos científicos se provee siempre del método por el cual se determinó su valor.

Para fines prácticos, no es tan importante el valor exacto de Tg, pues es comprensible que alrededor de esta temperatura, el polímero adquiere cierta plasticidad.

El flujo de calor Φ obedece a:

Los equipos de DSC modernos pueden además impartir una onda sinusoidal de temperaturas súperimpuesta con el incremento lineal de temperatura, lo cual ayuda a proporcionar mejor información que el calentamiento lineal progresivo convencional.

La Tg de los polímeros se puede disminuir mediante plastificantes que separa las cadenas poliméricas aumentando el volumen y facilitando el movimiento entre ellas.

Durante el calentamiento, el módulo E (Pa) de un polímero semicristalino decrece, en un principio, rápidamente. Luego pasa por un período de estabilización, en el gráfico se muestra un amesetamiento de la curva. En esta fase el material se presenta muy viscoso. Si la temperatura se incrementa aún más, el polímero se funde y el módulo es cero. Entre el estado rígido y el viscoso se encuentra la temperatura de transición vítrea Tg.
Vidrio soplado a una temperatura justo por encima de la transición vítrea
Determinación de temperatura de transición vítrea por dilatometría , con diferentes condiciones de alineamiento