玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象和Tg的測(cè)量

《高分子物理》課程團(tuán)隊(duì)：李彩虹余旺旺栗娟蘇珺知識(shí)點(diǎn)：玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象和Tg的測(cè)量

1.聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變的定義非結(jié)晶聚合物從玻璃態(tài)向高彈態(tài)的轉(zhuǎn)變形成玻璃態(tài)的能力不僅限于非晶的聚合物，任何冷卻到熔點(diǎn)以下而不生成結(jié)晶物質(zhì)都會(huì)發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變。所以，玻璃化轉(zhuǎn)變是一個(gè)普遍現(xiàn)象，且是宏觀現(xiàn)象3從工藝上：Tg

是塑料使用的上限溫度;

Tb

是塑料的使用下限溫度

Tg是橡膠的使用下限溫度，上限溫度是T從學(xué)科上：Tg是衡量聚合物鏈柔性高低的表征溫度。

Tg越小，鏈的柔性越好總之，Tg是聚合物的特征溫度之一，可作為表征高聚物的指標(biāo)2.

Tg及意義高聚物玻璃化轉(zhuǎn)變不像低分子那樣晶體向液體的轉(zhuǎn)變，它不是力學(xué)的相變，它處于非平衡狀態(tài)。玻璃化溫度也不像低分子物質(zhì)的熔點(diǎn)那樣是一個(gè)固定值，而是隨外力作用的大小，加熱的速度和測(cè)量的方法而改變的，因此它只能是一個(gè)范圍。原則上說所有在玻璃化轉(zhuǎn)變過程中發(fā)生顯著變化或突變的物理性質(zhì)，都可以用來測(cè)量玻璃化溫度。3.Tg的測(cè)量玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象

許多物理性質(zhì)在此發(fā)生轉(zhuǎn)折比容V密度d熱膨脹系數(shù)α

比熱C粘度η導(dǎo)熱系數(shù)λ

動(dòng)態(tài)力學(xué)損耗tgδ折光指數(shù)n

模量E介電常數(shù)ε介質(zhì)損耗tgδ通常，Tg的測(cè)定分為四種類型：（1）膨脹計(jì)法膨脹計(jì)法是Tg實(shí)驗(yàn)室最常用方法，測(cè)定高聚物的體積或比容與溫度的關(guān)系。測(cè)定原理：在膨脹計(jì)裝入一定量的試樣，然后抽真空，在負(fù)壓下充入水銀，將此裝置放入恒溫油浴中，以一定的升溫或降溫速率，聚合物樣品受熱體積要改變，使毛細(xì)管內(nèi)液體高度發(fā)生改變，記錄水銀柱高度變化。因?yàn)樵赥g前后試樣的比容發(fā)生突變，所以水銀柱高——溫度曲線將發(fā)生偏折，將曲線兩端的直線部分外推，其交點(diǎn)為Tg。（2）差示掃描量熱法（DSC）測(cè)定原理：試樣與參比物（熱惰性物質(zhì)）分別置于兩個(gè)坩堝內(nèi)等速升溫。當(dāng)試樣發(fā)生結(jié)晶熔融、氧化、降解等反應(yīng)時(shí)，試樣與參比物之間產(chǎn)生溫差ΔT，測(cè)量維持ΔT→0時(shí)輸出試樣和參比物的熱功率差時(shí)ΔH與溫度的依賴關(guān)系，即可得到Tg、Tm、Tf、Td等特征溫度。高聚物在玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)，雖然沒有吸熱和放熱現(xiàn)象，但比熱發(fā)生了突變，在DSC曲線上表現(xiàn)為基線向吸熱方向偏移，產(chǎn)生了一個(gè)臺(tái)階。（3）溫度--形變曲線（熱機(jī)械法）測(cè)定原理：利用高聚物玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)形變量的變化來測(cè)定Tg，試樣置于加熱爐中等速升溫，加于不等臂杠桿上的砝碼使試樣承受一定的外力，利用差動(dòng)變壓器測(cè)定形變量，利用曲線--T得到Tg。其他方法