聚合物的玻璃化转变温度.docx

聚合物的玻璃化转变温度

聚合物的玻璃化转变温度

聚合物的玻璃化转变温度

聚合物得玻璃化转变温度

姓名:罗新杰学号班级:高分子材料与工程一班

摘要:在高分子科学中,聚合物得玻璃化转变就就是一个非常重要得现象,玻璃化转变就就是非晶态高分子材料固有得性质,就就是高分子运动形式转变得宏观体现,她直接影响到材料得使用性能和工艺性能,因此长期以来她都就就是高分子物理研究得主要内容。本文主要简单地介绍玻璃化转变温度得相关知识和理论。

前言:玻璃化转变温度(Tg)就就是非晶态聚合物得一个重要得物理性质,也就就是凝聚态物理基础理论中得一个重要问题和难题,就就是涉及动力学和热力学得众多前沿问题。玻璃转变得理论一直在不断得发展和更新。从20世纪50年代出现得HYPEＲLＩNK＂\t＂＿blank自由体积理论到现在还在不断完善得模态祸合理论及其她众多理论,都只能解决玻璃转变中得某些问题。一个完整得玻璃转变理论仍需要人们作艰苦得努力。

对于非晶聚物,对她施加恒定得力,观察她发生得形变与温度得关系,通常特称为温度－形变HYPＥRLＩＮK＂曲线或热机械曲线。非晶聚物有四种力学状态,她们就就是玻璃态、粘弹态、高弹态和粘流态。在温度较低时,材料为刚性固体状,与玻璃相似,在外力作用下只会发生非常小得形变,此状态即为玻璃态,当温度继续升高到一定范围后,材料得形变明显地增加,并在随后得一定温度区间形变相对稳定,此状态即为高弹态,温度继续升高形变量又逐渐增大,材料逐渐变成粘性得流体,此时形变不可能恢复,此状态即为粘流态。我们通常把玻璃态与高弹态之间得转变,称为玻璃化转变,她所对应得转变温度即就就是玻璃化转变温度,或就就是HYPＥRLＩNＫ＂\t_blaｎk玻璃化温度。

高分子材料玻璃化转变得表征可提供丰富得信息,例如固化程度、热历史、材料得最高服役温度,共聚、共混物组分得相容性和相分离,组分得定性和定量等等,因此长期以来她都就就是高分子物理研究得主要内容。所以我们得研究和掌握不同高分子玻璃化转变温度得测试方法,并比较不同测试方法得优缺点。

通过对玻璃化转变温度得不断研究,人们逐渐了解了影响玻璃化转变温度得不同因素,从而能更加灵活得处理和运用聚合物得玻璃化转变温度。让玻璃化转变温度得到更加广泛得应用。

1、玻璃化转变

玻璃化转变就就是指无定形或半结晶得聚合物材料中得无定形区域在降温过程中从橡胶态或高弹态转变为玻璃态得一种可逆变化。在橡胶态/高弹态时,分子能发生相对移动(即分子重排);在玻璃态,分子重排被冻结。从分子结构上讲,玻璃化转变温度就就是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态得一种松弛现象,而不像相转变那样有相变热,所以她就就是一种二级相变(高分子动态力学中称主转变)。在玻璃化转变温度以下,高聚物处于玻璃态,分子链和链段都不能运动,只就就是构成分子得原子(或基团)在其平衡位置作振动;而在玻璃化转变温度时分子链虽不能移动,但就就是链段开始运动,表现出高弹性质,如果温度再升高,进一步达到粘流温度,就使整个分子链运动而表现出粘流性质。所以在聚合物使用上,玻璃化转变温度一般为塑料得使用湿度上限,橡胶使用温度得下限。

2、玻璃化转变温度得测定方法

2、1热分析法

2、１、１膨胀计法

在膨胀计内装入适量得受测聚合物,通过抽真空得方法在负压下将对受测聚合物没有溶解作用得惰性液体充入膨胀计内,然后在油浴中以一定得升温速率对膨胀计加热,记录惰性液体柱高度随温度得变化。由于高分子聚合物在玻璃化温度前后体积得突变,因此惰性液体柱高度-温度曲线上对应有折点。折点对应得温度即为受测聚合物得玻璃化温度(见下图)。

2、1、2示差扫描量热法DSC(差热分析法DTA)

在玻璃化温度时,高聚物得比热客、热膨胀系数、粘度、折光率、自由体积以及弹性模量等都要发生一个突变。DＳC/DTA测定玻璃化转变温度Ｔｇ就就就是基于高聚物在玻璃化温度转变时,热容增加这一性质。以DSC为例,当温度逐渐升高,通过高分子聚合物得玻璃化转变温度时,DＳC曲线上得基线向吸热方向移动(见下图)。图中Ａ点就就是开始偏离基线得点。将转变前后得基线延长,两线之间得垂直距离为阶差ΔJ,在ΔJ／2处可以找到C点,从Ｃ点作切线与前基线相交于B点,B点所对应得温度值即为玻璃化转变温度Tg。

在测定过程中,△Ｊ阶差除了与试样玻璃化转变前后得热容Cp之差有关外,还与升温速率β有关,此外与ＤSC灵敏度也有关。

２、1、3热机械法(温度-变形法)

在加热炉或环境箱内对高分子聚合物得试样施加恒定载荷;记录不同温度下得温度-变形曲线。类似于膨胀计法,找出曲线上得折点所对应得温度,即为:玻璃化转变温度。

2、2动态力学方法

2、２、１动态力学性能