主な違い – ガラス転移温度と融解温度

ガラス転移温度と融解温度は、混同されがちな2つの化学用語です。

ガラス転移温度は高分子化合物で観測されるため、高分子化学で議論されます。

しかし、融解温度はどのような化合物でも観察することができます。

ガラス転移温度と融解温度の主な違いは、ガラス転移温度はガラス状態からゴム状態への転移を表すのに対し、融解温度は固相から液相への転移を表すことです。

ガラス転移温度とは

ガラス転移温度とは、非晶質材料の硬いガラス状態からゴム状に変化する温度です。

高分子化合物、特に熱硬化性高分子はこのガラス転移を起こすことがあるため、この用語は高分子化合物に関して議論される。

ガラス転移温度の略称はtgです。

熱硬化性高分子のガラス状態は、非常に硬く、剛直です。

ゴム状は粘性が高くしなやかです。

純粋な結晶性高分子にはガラス転移温度はありません。

非結晶性ポリマーと半結晶性ポリマーのみがこの性質を示す。

純粋な非結晶性ポリマーはガラス転移温度しか持たない。

ガラス転移温度に影響を与える要因について

• ポリマーの化学構造 – 主構造、ペンダント基、架橋、ポリマー鎖の極性、など。嵩高いペンダント基があると、非晶質性が増すため、tgが増加する。架橋はポリマー鎖の回転運動を制限するため、tgを増加させる。
• 化合物の分子量 – ガラス転移温度は分子量に正比例する。
• 可塑剤 – ポリマー材料に添加され、特性を向上させる化合物です。可塑剤は、ポリマー鎖間の凝集力を低下させるため、Tgを増加させる。また、ポリマーの非晶質性を向上させる。
• 柔軟性 – 柔軟性は、化合物のtgに反比例する。

図01：ガラス転移温度

非晶質構造を持つポリマーは、それぞれ固有のガラス転移温度を持っています。

ポリマーによってガラス転移温度が異なるため、これによって適した用途に使用することができる。

例えば、ガラス転移温度が低い硬い材料は、高温の用途に適している。

融解温度とは

融解温度とは、固体物質が液体に変化する温度のことです。

言い換えれば、固体が溶ける温度です。

 ここで物質の相転移が起こる。

この融解温度（物質の融点）では、固相と液相が平衡に存在する。

図2：融点

融点は凝固点を指すこともあります。

これは、液体の温度が徐々に下がっていくと、その液体は同じ温度で固相に変化するためです。

しかし、固体の形成が異なる結晶パターンを介して起こることもあるため、互いに異なることもあります。

物質の融解温度では、その固体物質の密に詰まった分子が解放されるため、エントロピーが増加する。

融点は圧力に大きく依存する。

したがって、物質の融点は、ある圧力、すなわち標準圧力で与えられる。

図3: 水の相図

物質の融解温度に影響を与える要因について

• 圧力 – 圧力は融解温度に直接影響する。圧力が高いほど融解温度は高くなる。
• 化学結合 – 分子間の化学結合が強い化合物では、融解温度は高くなる。
• 分子の形と大きさ – 分子が小さい物質は、簡単に溶ける。分子の形状は、物質内部の分子のパッキングに影響する。そのため、形状も融解温度に影響を与える。

ガラス転移温度と融解温度の違いについて

定義

ガラス転移温度。

ガラス転移温度とは、非晶質材料の硬いガラス状態が、ゴム状態に変化する温度です。

溶融温度。

固体物質が液体に変化する温度。

移行

ガラス転移温度。

ガラス転移温度は、ガラス状態からゴム状態への転移を表す。

融解温度。

固相から液相への転移（相転移）を表す。

物質名

ガラス転移温度。

ガラス転移温度は、非晶質および半結晶化合物で観察することができる。

融解温度。

結晶性の物質では、融解温度が観測される。

要因

ガラス転移温度。

ガラス転移温度は、主に物質の化学構造に依存する。

融解温度 融解温度は、主に物質中の分子の化学結合と外圧に依存する。

結論

ガラス転移温度は、非晶質および半結晶の高分子化合物で観察することができる。

融解温度は、結晶性化合物で観察することができる。

しかし、ガラス転移温度と融解温度の主な違いは、ガラス転移温度がガラス状態からゴム状態への転移を表すのに対して、融解温度は固相から液相への転移を表すことである。