玻璃化溫度是什么

天元航材是一家擁有50余年的生產(chǎn)技術(shù)工藝沉淀的化工原料廠家，主營產(chǎn)品有端羥基聚丁二烯（丁羥膠、HTPB）、端羧基液體丁腈橡膠等橡膠粘合劑化工原料產(chǎn)品。今天，小編給大家介紹下關(guān)于玻璃化溫度是什么的相關(guān)知識(shí)，玻璃化是什么意思呢？相信知道們HTPB產(chǎn)品的小伙伴們，都很在意這個(gè)參數(shù)值吧？今天就來跟大家介紹下什么是玻璃化？什么是玻璃化溫度？一起來看看吧！

玻璃化轉(zhuǎn)變不僅存在于小分子化合物中，也存在于高分子化合物中。對(duì)于結(jié)晶高分子，玻璃化轉(zhuǎn)變是指在聚合物的非晶態(tài)部分中，從高彈性狀態(tài)到玻璃態(tài)（或從玻璃態(tài)到高彈性狀態(tài)）的轉(zhuǎn)變。因此，玻璃化轉(zhuǎn)變是聚合物中常見的現(xiàn)象。而對(duì)于非晶高分子，高分子通過冷卻從高彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａ顟B(tài)或通過加熱從玻璃狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚椥誀顟B(tài)的過程稱為玻璃化轉(zhuǎn)變。其中玻璃化轉(zhuǎn)變發(fā)生的溫度稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，通常用Tg表示，是材料的一個(gè)重要特征參數(shù)。

玻璃化溫度是指對(duì)于高聚物來說，是高聚物從玻璃狀態(tài)到高彈性狀態(tài)的溫度指標(biāo)，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下，聚合物的比熱容、熱膨脹系數(shù)、粘度、折射率、自由體積和彈性模量發(fā)生突然變化。從分子結(jié)構(gòu)的角度來看，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是高聚物無定形部分從凍結(jié)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻鈨龅囊粋€(gè)過程，它是一種二階相變。

常見的玻璃化轉(zhuǎn)變理論如下

（1）等黏態(tài)理論
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是指聚合物粘度增加的同時(shí)使得鏈段運(yùn)動(dòng)終止的溫度。根據(jù)等黏態(tài)理論，玻璃化轉(zhuǎn)變是由聚合物體粘度的增加引起的。隨著溫度的降低，聚合物體的粘度增加，特別是當(dāng)它接近玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域時(shí)，粘度大大增加。與此同時(shí)粘度的增加則是會(huì)導(dǎo)致鏈段運(yùn)動(dòng)受阻，當(dāng)粘度增加到鏈段不能運(yùn)動(dòng)的程度時(shí)，就發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變。
（2）松弛理論
松弛過程理論認(rèn)為玻璃化轉(zhuǎn)變是一個(gè)松弛過程。因此，只要聚合物鏈段運(yùn)動(dòng)的松弛時(shí)間等于外部作用時(shí)間，就會(huì)發(fā)生與鏈段運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的玻璃化轉(zhuǎn)變。該理論可以很好地解釋溫度變化速率與外力頻率和玻璃化轉(zhuǎn)變之間的關(guān)系。根據(jù)松弛過程理論，只要冷卻速率等于體積收縮速率，當(dāng)聚合物從高彈性態(tài)冷卻到玻璃態(tài)時(shí)，就可以觀察到玻璃化轉(zhuǎn)變。
（3）自由體積理論

根據(jù)自由體積理論，玻璃化轉(zhuǎn)變的根源是自由體積的減小。自由體積理論最初是由?？怂购透ヂ謇锾岢龅摹Ｋ麄冋J(rèn)為聚合物的體積由兩部分組成，其中一部分由分子鏈本身占據(jù)，稱為占據(jù)體積；另一部分是由分子鏈中無規(guī)則的堆積所造成的的缺陷和空隙形成的，這稱為自由體積。

小編再給大家介紹下關(guān)于如何測算玻璃化溫度吧

1、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析（DMA）法
聚合物的粘彈性反映在應(yīng)變滯后相位角上。當(dāng)溫度由低到高變化并通過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，材料內(nèi)部聚合物的結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生變化，與分子結(jié)構(gòu)形態(tài)相關(guān)的粘彈性也隨之變化。這種變化反映在損耗模量、阻尼系數(shù)和儲(chǔ)能模量上。振動(dòng)頻率為1Hz。在-60和-30°C之間，儲(chǔ)能模量的減小和阻尼系數(shù)的峰值對(duì)應(yīng)于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。相應(yīng)的溫度即為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。
2、折光率法
充分利用高分子聚合物在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度先后折光率的改變，找到造成這些變化的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
3、膨脹計(jì)法
在膨脹計(jì)內(nèi)裝進(jìn)一定量的受測聚合物，利用抽真空的辦法在負(fù)壓下將會(huì)對(duì)受測聚合物失去溶解作用的惰性液體注人膨脹計(jì)內(nèi)，之后在油浴中用相應(yīng)的升溫速率對(duì)膨脹計(jì)升溫，記載惰性液體柱高度隨溫度的變化。因?yàn)楦叻肿泳酆衔镌诓ＡЩ瘻囟认群篌w積的突變，因而惰性液體柱高度-溫度曲線上相對(duì)應(yīng)有折點(diǎn)。折點(diǎn)相應(yīng)的氣溫即是受測聚合物的玻璃化溫度。
4、核磁共振
核磁共振法（NMR）溫度上升后，分子運(yùn)動(dòng)加速，質(zhì)子環(huán)境被平均化，共振光譜線變窄。到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，Tg時(shí)光譜線的寬度有很大的變化。充分利用這個(gè)現(xiàn)象，可以使用核磁共振儀，通過對(duì)比其光譜線的辦法獲得高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
5、氣溫-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用恒定載荷；記載不一樣溫度范圍的溫度-變形曲線。相似于膨脹計(jì)法，找到曲線上面的折點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的氣溫，即是：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
6、差示掃描量熱分析法（DSC）
目前用于玻璃化溫度測定的熱分析方法大多為差熱分析（DTA）和差示掃描量熱分析法（DSC）。以DSC為例子，當(dāng)氣溫不斷升高，利用高分子聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，DSC曲線上面的基線向吸熱方向移動(dòng)。將轉(zhuǎn)變前后的基線延長，兩線之間的垂直距離為階差ΔJ，在ΔJ/2處找到C點(diǎn)，C點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的溫度值即是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。

今天，小編就給大家介紹到這里了，如有疑問，歡迎致電咨詢小編！