Page 49 - วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์
P. 49
พอลิเมอร์ 7-37
ไม่เปลี่ยนแปลงจ นกระทั่งนํ้าแข็งละลายกลายเป็นนํ้าหมด ซึ่งถ้าให้ความร้อนต่อไป นํ้าจะมีอุณหภูมิส ูงขึ้นจนกระทั่ง
กลายเป็นไอ ขณะที่นํ้ากลายเป็นไอ อุณหภูมิก็จะมีค่าคงที่จนกระทั่งนํ้ากลายเป็นไอทั้งหมด ลักษณะของการเปลี่ยน
สถานะดังกล่าวข้างต้นเป็นลักษณะของสารประกอบโมเลกุลเล็กที่มีโครงสร้างไม่ซับซ้อน สารเหล่านี้มีสถานะที่เป็น
ได้ทั้งของแข็ง ของเหลว และก๊าซ การเปลี่ยนสถานะเกิดขึ้นฉับพลันและมีอุณหภูมิขณะเปลี่ยนสถานะอย่างชัดเจน
ดังภาพที่ 7.19 ก. ส่วนพอลิเมอร์ซึ่งเป็นสารโมเลกุลใหญ่และมีโครงสร้างซับซ้อนจะมีการเปลี่ยนแปลงที่แตกต่าง
จากสารโมเลกุลเล็ก กล่าวคือจะไม่ปรากฏสถานะก๊าซ จากการทดลองพบว่า ณ อุณหภูมิสูงระดับที่ทำ�ให้สลายตัว
(decompose temperature) พอลิเมอร์จะเกิดการสลายตัวก่อนเกิดจุดเดือด ส่วนอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของ
พอล ิเมอร์จ ะมีช ่วงก ว้างและไม่ช ัดเจนดังภาพท ี่ 7.19 ข. ทั้งนี้เนื่องจากส าเหตุห ลายป ระการท ี่ส ำ�คัญ ได้แก่ พอล ิเมอ ร์
เป็นส ารพ อลิดิสเพิร์สป ระกอบด ้วยส ายโมเลกุลสั้นแ ละยาวปะปนก ัน มีแรงเชื่อมแน่น (cohesive force) ที่ย ึดเหนี่ยว
ระหว่างก ลุ่มอ ะตอมแ ละร ะหว่างส ายพ อล ิเมอ ร์ต ลอดส าย เมื่อพ อล ิเมอ ร์ได้ร ับค วามร ้อนเพื่อเปลี่ยนส ถานะน ั้นจ ะต ้อง
ใช้ค วามร ้อนในการบ ิดห มุนส ายพ อล ิเมอ ร์เพื่อให้เคลื่อนออกจ ากก ัน ดังนั้นอ ุณหภูมิก ารเปลี่ยนส ถานะข องพอล ิเมอร์
จึงขึ้นอ ยู่กับโครงสร้างโมเลกุลร วมทั้งสัดส่วนความเป็นผ ลึก
ก. สารโมเลกุลเล็ก ข. พอลิเมอร์
ภาพท ี่ 7.19 การเปลีย่ นสถานะของส ารโมเลกุลเล็กแ ละพอลเิ มอรต์ ามอุณหภูมทิ ี่เพ่ิมข น้ึ
จากโครงสร้างข องพอลิเมอร์ดังก ล่าว อุณหภูมิก ารเปลี่ยนสถานะท ี่สำ�คัญของพอล ิเมอ ร์มี 2 ชนิด คือ
4.1 อุณหภูมิส ภาพแ ก้ว (glass transition temperature, Tg) หมายถ ึง อุณหภูมิท ี่พอล ิมอร์เปลี่ยนส ถานะ
ระหว่างสถานะของแข็งกับสถานะอ่อนนุ่มคล้ายยาง (rubbery state) อุณหภูมิสภาพแก้วเป็นสมบัติเฉพาะของ
โครงสร้างแบบอสัณฐาน พอลิเมอร์แต่ละชนิดจะมีค่าอุณหภูมิสภาพแก้วแตกต่างกันซึ่งสามารถทำ�นายลักษณะและ
สามารถเลือกใช้งานพอลิเมอร์จ ากค่าของอุณหภูมิสภาพแก้วได้ เช่น พอลิเอทิลีน และพอลิสไตรีน มีอุณหภูมิสภาพ
แก้วป ระมาณ -120 องศาเซลเซียส และ 100 องศาเซลเซียส ตามลำ�ดับ ดังนั้น ที่อุณหภูมิป กติพลาสติกพ อล ิเอทิลีน
จึงมีค วามอ ่อนนุ่มม ากกว่าพลาสติกพ อลิส ไตรีน
พอล เิมอ รแ์ บบ อส ัณฐานน ั้นเมื่อเป็นข องแข็งเต็มท ีจ่ ะม ลี ักษณะแ ข็งเปราะค ล้ายแก้ว (glassy state) จากก ราฟ
ความส มั พนั ธร์ ะหวา่ งป รมิ าตรจ �ำ เพาะข องพ อล เิ มอ รก์ บั อ ุณหภูมิ จะเห็นว ่าป รมิ าตรข องพ อล เิ มอ รม์ หี ลายค า่ แต่ละค ่าจ ะ
เปลี่ยนต ามอ ุณหภูมิ การเปลี่ยนสถานะระหว่างของแข็งคล้ายแก้ว (ช่วง D) และข องเหลว (ช่วง AB) จะเกิดอ ย่างช้าๆ
