Glass Transition Temperature (Fox)

Temperatura de transição vítrea (equação de Fox)

A temperatura de transição vítrea (Tg) é uma das mais importantes de um polímero amorfo: abaixo dela, o material está no estado vítreo (duro, rígido e frágil, como o acrílico ou o poliestireno à temperatura ambiente); acima dela, passa ao estado borrachoso (mole e flexível). Quando se mistura dois polímeros miscíveis, se faz um copolímero aleatório de dois monômeros, ou se adiciona um plastificante a um polímero, a Tg resultante fica entre as dos componentes — e a equação de Fox prevê esse valor: 1 ÷ Tg = w₁/Tg₁ + w₂/Tg₂, onde w₁ e w₂ são as frações mássicas (w₂ = 1 − w₁) e Tg₁, Tg₂ são as transições vítreas dos componentes puros, em kelvin (a equação só funciona em escala absoluta). Note que é uma média harmônica ponderada (soma dos inversos), não aritmética — então a Tg da mistura é puxada para baixo de forma não linear. A aplicação prática mais importante é a plastificação: para tornar um plástico rígido (como o PVC, com Tg ~80 °C) flexível à temperatura ambiente (mangueiras, filmes, couro sintético), adiciona-se um plastificante de Tg muito baixa (ftalatos, com Tg muito negativa); a equação de Fox prevê quanto plastificante é preciso para baixar a Tg da mistura ao valor desejado. O mesmo raciocínio vale para projetar copolímeros com a flexibilidade-alvo (ex.: borrachas, adesivos) e para entender blendas poliméricas. (A equação de Fox assume miscibilidade completa; sistemas imiscíveis mostram duas Tg separadas.) Informe a fração mássica do componente 1 e as Tg dos dois componentes.