測(cè)定聚合物玻璃化溫度的方法

行業(yè)磚家

1．膨脹計(jì)法

在膨脹計(jì)內(nèi)裝入適量的受測(cè)聚合物，通過抽真空的方法在負(fù)壓下將對(duì)受測(cè)聚合物沒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）

目前用于玻璃化溫度測(cè)定的熱分析方法主要為差熱分析（DTA和差示掃描量熱分析法（DSC）。以DSC為例，當(dāng)溫度逐漸升高，通過高分子聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，聚合物分子鏈內(nèi)的鏈段開始運(yùn)動(dòng)，在DSC曲線上，表現(xiàn)為基線出現(xiàn)特征的臺(tái)階狀突變，根據(jù)這一突變可以計(jì)算出Tg來。

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)。這種動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)可以用三種變量表示：與彈性性質(zhì)的儲(chǔ)能模量，對(duì)應(yīng)于粘彈性的損耗模量,以及由于相位角差δ的存在，外部載荷在對(duì)粘彈性材料加載時(shí)出現(xiàn)能量的損耗,即阻尼系數(shù)。
當(dāng)溫度由低向高發(fā)展并通過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，材料內(nèi)部高分子的結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生變化，與分子結(jié)構(gòu)形態(tài)相關(guān)的粘彈性隨之的變化。這一變化同時(shí)反映在儲(chǔ)能模量，損耗模量和阻尼系數(shù)上。它們的峰值對(duì)應(yīng)著材料內(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。

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，通過分析其譜線的方法獲取高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。