Tg и HDT у PEEK: различия, значение и области применения

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Понимание температур стеклования и теплостойкости (Tg и HDT) у PEEK

Вы когда-нибудь сталкивались с такой дилеммой?
Вы выбираете материал, и в техническом описании указано, что температура стеклования (Tg) составляет 143 °C, а температура теплостойкости под нагрузкой (HDT) — 160 °C. Но заказчик говорит, что изделие будет использоваться при 150 °C. Вы сомневаетесь — подходит ли этот материал?

Или при испытаниях HDT кажется достаточной, но при реальных условиях материал размягчается и деформируется.

Путаница в том, что оба значения, похоже, описывают «теплостойкость», но при этом сильно различаются. Так почему же оба показателя важны при проектировании?

Разберёмся, в чём суть различий между Tg и HDT, и как это влияет на использование PEEK.

Два температурных порога — два измерения

1. Температура стеклования (Tg): момент, когда начинают двигаться цепи

Tg для PEEK — это температура, при которой начинают двигаться аморфные участки молекулярных цепей.

При низкой температуре эти цепи находятся как бы «замороженными», могут только колебаться. Но при Tg начинается подвижность — материал переходит в высокоэластичное состояние, становится мягче, а модуль упругости резко падает.

С Tg начинаются изменения:

• Гибкость увеличивается

• Меняются барьерные и электрические свойства

• Повышается проницаемость

Но Tg не показывает, способен ли материал выдерживать нагрузку. Он лишь говорит, что молекулы начали двигаться.

2. Температура теплостойкости под нагрузкой (HDT): когда структура не выдерживает

HDT — это показатель механической прочности под действием тепла и нагрузки.

Он показывает: при одновременном нагреве и нагрузке (обычно 1.8 МПа), при какой температуре начинается значительная деформация. Это и есть HDT.

На HDT влияют:

• Кристаллические участки (жёсткий каркас)

• Наполнители (стекловолокно, минералы)

• Сшивки (трёхмерная сеть)

Даже если молекулы активны после Tg, полукристаллическая структура PEEK продолжает сопротивляться. Например, Tg у PEEK — 143 °C, но он может использоваться до 260 °C.

У аморфных полимеров после Tg материал теряет свойства, а у полукристаллического PEEK структура сохраняется благодаря кристаллической фазе.

Tg и HDT: в чём настоящая разница?

Проще говоря:
Tg показывает, начали ли двигаться молекулы.
HDT показывает, выдерживает ли форма.

Почему Tg и HDT могут так сильно отличаться?

Например, Tg у PEEK — 143 °C, а HDT — свыше 160 °C.

• Tg зависит от подвижности молекул

• HDT — от прочности структуры, усиливаемой наполнителями и кристаллической фазой