玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是指由高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴AB(tài)或玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)所對(duì)應(yīng)的溫度。玻璃化轉(zhuǎn)變是非晶態(tài)高分子材料固有的性質(zhì),是高分子運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)變的宏觀體現(xiàn),它直接影響到材料的使用性能和工藝性能,因此長(zhǎng)期以來(lái)它都是高分子物理研究的主要內(nèi)容。
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是高分子聚合物的特征溫度之一。以玻璃化溫度為界,高分子聚合物呈現(xiàn)不同的物理性質(zhì):在玻璃化溫度以下,高分子材料為塑料;在玻璃化溫度以上,高分子材料為橡膠。從工程應(yīng)用角度而言,玻璃化溫度是工程塑料使用溫度的上限,是橡膠或彈性體的使用下限。
測(cè)定方法:
1.膨脹計(jì)法:在膨脹計(jì)內(nèi)裝入適量的受測(cè)聚合物,通過(guò)抽真空的方法在負(fù)壓下將對(duì)受測(cè)聚合物沒(méi)有溶解作用的惰性液體充入膨脹計(jì)內(nèi),然后在油浴中以一定的升溫速率對(duì)膨脹計(jì)加熱,記錄惰性液體柱高度隨溫度的變化。由于高分子聚合物在玻璃化溫度前后體積的突變,因此惰性液體柱高度-溫度曲線上對(duì)應(yīng)有折點(diǎn)。折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度即為受測(cè)聚合物的玻璃化溫度。
2.折光率法:利用高分子聚合物在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度前后折光率的變化,找出導(dǎo)致這種變化的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
3.熱機(jī)械法(溫度-變形法) 在加熱爐或環(huán)境箱內(nèi)對(duì)高分子聚合物的試樣施加恒定載荷;記錄不同溫度下的溫度-變形曲線。類(lèi)似于膨脹計(jì)法,找出曲線上的折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度,即為:玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
4.DTA法(DSC):以玻璃化溫度為界,高分子聚合物的物理性質(zhì)隨高分子鏈段運(yùn)動(dòng)自由度的變化而呈現(xiàn)顯著的變化,其中,熱容的變化使熱分析方法成為測(cè)定高分子材料玻璃化溫度的一種有效手段。
5.動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析(DMA)法:高分子材料的動(dòng)態(tài)性能分析(DMA)通過(guò)在受測(cè)高分子聚合物上施加正弦交變載荷獲取聚合物材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)。
6.核磁共振法(NMR):溫度升高后,分子運(yùn)動(dòng)加快,質(zhì)子環(huán)境被平均化(處于高能量的帶磁矩質(zhì)子與處于低能量的的帶磁矩質(zhì)子在數(shù)量上開(kāi)始接近;N-/N+=exp(-E/kT)),共振譜線變窄。到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,Tg時(shí)譜線的寬度有很大的改變。利用這一現(xiàn)象,可以用核磁共振儀,通過(guò)分析其譜線的方法獲取高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
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