Температура стеклования Tg у РПП – это температура, при которой полимер переходит из стеклообразного (твёрдого, хрупкого) состояния в высокоэластичное (гибкое, резиноподобное). Выше Tg полимерные мостики в цементной матрице тянутся и поглощают деформацию, а ниже Tg – они становятся твердыми и хрупкими (“стеклом”) и могут разрушиться при деформации (ударе). Выбор подходящего Tg определяется минимальной эксплуатационной температурой изделия или состава (клей, штукатурка и.т.д.).
Физика стеклования – что происходит с полимерной сеткой РПП при изменении температуры
Температура стеклования – фундаментальная характеристика редиспергированного полимера, определяющая температурный диапазон, в котором сополимер VAE сохраняет высокоэластичное (резиноподобное) поведение. Это критический параметр для прогнозирования работоспособности образованной после созревания раствора (бетона) полимерной сетки внутри цементной матрицы в реальных условиях эксплуатации.
При температуре выше Tg сформированные полимерные мостики в составе цементного композита способны деформироваться (растягиваться до 100–300%), поглощать энергию удара, рассеивать концентраторы напряжений на границе микротрещин. Это режим, в котором РПП реализует все свои модифицирующие бетон функции: адгезию, эластичность, ударопрочность, способность к деформации, работа в циклах «нагрев–охлаждение».
При температуре ниже Tg полимер переходит в твердое, стеклообразное состояние с модулем упругости на 3 порядка выше. Полимерные мостики становятся хрупкими и при критической нагрузке разрушаются – так же, как стекло. Эластичность и ударопрочность модифицированного раствора при этом падают до уровня немодифицированного цементного камня.
Связь Tg с содержанием этилена в сополимере
Этилен в составе РПП снижает Tg сополимера (VAE), выступая внутренним пластификатором. Базовый поливинилацетат (ПВА) имеет Tg +30 °C. Введение этилена в состав сополимера сдвигает Tg вниз:
- 10–15% этилена → Tg около +15 °C;
- 20–25% этилена → Tg около 0 °C;
- 30–35% этилена → Tg около −15 °C.
Производители регулируют долю этилена под целевые применения РПП, поэтому Tg в техническом паспорте марки одновременно даёт информацию и о составе сополимера, и о его поведении в эксплуатации.
Группировка марок РПП по диапазонам Tg
| Tg | Поведение полимерной сетки | Целевые применения | Марки |
|---|---|---|---|
| +15…+18 °C | Жёсткие мостики, высокая когезионная прочность, минимальный вклад в снижение прочности на сжатие. Эластичность ограничена; при отрицательных температурах – хрупкость. | Прочные и твердые самонивелирующиеся полы, шпатлёвки в помещении, декоративные штукатурки в сухих условиях, гипсовые композиции | Setaky 505R5, Setaky HST328; Dairen DA-1100; Wanwei WWJF-8040 |
| 0…+5 °C | Универсальный диапазон. Мостики сохраняют эластичность при +20 °C и выше; при −5 °C начинают становиться жёстче, но не хрупкими. | Стандартные плиточные клеи C1/C2, шпатлёвки, ремонтные растворы, штукатурки в средних климатических условиях | Setaky 501R3, Setaky 502N6; Dairen DA-1200; Wanwei WWJF-8020 |
| −5…−8 °C | Эластичные мостики, сохраняющие гибкость при умеренных морозах. Хорошая работа в циклах замораживания–оттаивания. | Эластичные плиточные клеи C2 S1, фасадные системы, наливные полы для тёплых полов с циклической нагрузкой | Setaky 503N9; Wanwei WWJF-8050, WWJF-8056 |
| −10…−15 °C | Высокоэластичные мостики, работающие как резина даже при сильных морозах. Способность к большим деформациям без разрушения. | Гидроизоляционные растворы, СФТК, эластичные плиточные клеи C2 S2, затирки на улице, мембраны под плитку на террасах и балконах | Setaky 745N7; Dairen DA-1400, DA-1410 |
Правило выбора температуры стеклования (Tg) под условия эксплуатации
Tg сополимера должна быть ниже минимальной эксплуатационной температуры конструкции. Запас в 10-15 °C желателен – Tg задаёт середину перехода, и при температурах в диапазоне Tg ± 5 °C полимер уже теряет часть эластичности.
- Отапливаемые помещения (всегда +18…+22 °C) – подходит любая Tg, выбор делается по другим параметрам (жёсткость, прочность на сжатие, экономика).
- Неотапливаемые помещения средней полосы (до −15 °C зимой) – Tg не выше 0 °C, лучше −5 °C.
- Уличные конструкции в умеренном и северном климате (до −25…−30 °C зимой) – однозначный выбор Tg ≤ −5 °C.
- Конструкции под циклической температурной нагрузкой (тёплые полы 25→60 °C, фасады юг-север) – рекомендуется низкая (< °C) Tg для запаса гибкости.
Компромисс между эластичностью и прочностью на сжатие
Важно : чем ниже Tg у РПП, тем эластичнее полимерная сетка, но тем больше потеря прочности на сжатие модифицированного раствора (мягкие мостики «проседают» под нагрузкой). Это объективный компромисс: повышая способность материала к деформации и поглощению удара, мы снижаем его жёсткость.
Поэтому:
- жёсткие наливные полы и стяжки оптимальны на высоких Tg (+15 °C) – нужна прочность под сосредоточенными нагрузками и твердость поверхности (по Моосу) ;
- эластичные гидроизоляционные мембраны и фасадные клеи – на низких Tg (−15 °C), где главное – работа в деформациях основания;
- плиточные клеи – компромисс в средней зоне, конкретное значение зависит от класса по EN 12004 (C1 – стандартные Tg, C2 S1/S2 – пониженные).
Универсальной марки «на все случаи» не существует – это всегда инженерный компромисс под конкретное применение.
Tg и температура работ – разные вещи
Часто Tg путают с минимальной температурой плёнкообразования (MFFT) и с температурой укладки. Это разные параметры:
- Tg – температура работы готовой полимерной сетки в эксплуатации (через 28+ суток после укладки и далее весь срок службы);
- MFFT – температура, при которой формируется сама полимерная сетка (первые 24–72 часа после затворения);
- Температура укладки – должна быть выше MFFT с запасом 5 °C, а не выше Tg.
Подробнее о MFFT – в отдельном вопросе FAQ «Что такое минимальная температура плёнкообразования (MFFT) у РПП».