Parleremo di proprietà termiche dei polimeri per la stampa 3D.

La proprietà termica del polimero è fondamentale per la scegliere un materiale. Questo articolo serve per capire che cosa c’è alla base delle caratteristiche termiche e come sono fatti i materiali da stampa 3D. Proprietà Termiche Polimeri Stampa 3D.

Tratteremo temperature caratteristiche dei polimeri come la Tg, la temperatura di fusione ecc.


Temperature caratteristiche dei polimeri: indicazioni che ci permettono di capire le resistenze termiche dei polimeri.

Tg: temperatura di transizione vetrosa

Tg – proprietà termiche polimeri

Cosa succede succede alle molecole al di sopra della Tg?

Le catene dei polimeri acquistano un certo grado di mobilità

Sotto la Tg il polimero si comporta in maniera vetrosa quindi è simile ad un vetro, è molto rigido ma anche molto fragile.

Sopra la Tg il polimero si comporta in maniera gommosa quindi ha una rigidità inferiore però è più tenace Sopra la Tg, più flessibile e quindi in base a dove uso il pezzo avrà un comportamento meccanico diverso
Le informazioni che trovate online sulla Tg sono corrette ma comprendono un range di 10/20 gradi in cui avviene il cambiamento ad un intervallo di temperatura più ampio.

Temperatura di Fusione: quando fondono i domini cristallini del polimero

proprietà termiche polimeri

*caratteristica esclusiva dei polimeri semi cristallini

Mentre i materiali amorfi non presentano la temperatura di fusione, entrambe le classi dei polimeri presentano la temperatura di transizione vetrosa.

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Analisi DSC – proprietà termiche polimeri

Eseguiamo per identificare ad esempio la resina che stiamo analizzando, che indica una trasformazione dovuta al calore assorbito dei materiali amorfo.

Esistono 2 temperature caratteristiche

Transizione Vetrosa. La TM (temperatura melting) del materiale polimerico: vediamo come cambiano le caratteristiche meccaniche in base al polimero. Come il polimero si posiziona a livello di Tg?

Il grafico di sinistra che tratta i materiali polimerici amorfi (vedi video), il modulo elastico rappresenta il comportamento meccanico del materiale, quindi la rigidità. Quanto è più o meno rigido il materiali.

C’è un plafond iniziale che poi decade in corrispondenza della Tg, per attestarsi a valori molto molto bassi.

Cosa significa? Che al di sotto della Tg il modulo elastico dei materiali amorfi è molto elevato, quindi il materiale molto rigido…

Se il polimero si trova nello stato vetroso del materiale, come accennato prima, invece oltre la Tg ci troviamo nello stato gommoso e quindi la rigidità del materiale è molto molto inferiore.

Vediamo un decadimento. Tutti i materiali amorfi al di sopra della Tg non possono essere utilizzati perché perdono tutte le caratteristiche meccaniche, ma anche quelle chimiche, termiche ecc. Se per esempio pensiamo a ABS, oppure al policarbonato che ha una Tg di 140/150 gradi, è ovvio che a temperatura ambiente, quindi 23 gradi, ci troviamo ben al di sotto della temperatura di transizione vetrosa e il policarbonato ha tutte quelle caratteristiche che mi permettono di utilizzarlo in determinate applicazioni. Se io per assurdo mi spostassi a temperature di 160/170 gradi, ecco che il policarbonato perderebbe tutte quelle caratteristiche in grado di usare il PC. Questo concetto è per materiali Amorfi…

Per i polimeri semi cristallini, il grafico come vedete è leggermente diverso.. (vedi video)

Perché c’è uno step centrale dopo la Tg, ma prima della temperatura di fusione, in cui il modulo elastico e decade ma non troppo, questo accade perché è l’effetto dei domini cristallini che sono presenti all’interno del materiale polimerico consentono anche dopo Tg di avere una certa rigidità, facciamo un esempio:

Lista materiali comuni stampa 3D Tg – proprietà termiche polimeri

Amorfi: PLA, PET-g, ABS, PC, PPSU – questi, sopra la Tg, perdono le caratteristiche meccaniche

Avete mai lasciato un pezzo di PLA in auto?

In estate si formano 50/60 gradi, essendo la Tg è un RANGE, questa trasformazione tra polimero vetroso a gommoso PLA avviene attorno a 60 gradi ma comincia anche prima. A 60 gradi avviene il collasso.

Per i semi cristallini questo non avviene:

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