玻璃化转变温度 怎么从dsc测试结果看玻璃化温度

一、玻璃化温度概念详解

对于非晶聚合物，我们通过恒定的力来观察其形变与温度间的关系，这通常被称为温度形变曲线或热机械曲线。非晶聚合物在温度变化时展现出三种不同的力学状态：玻璃态、高弹态和粘流态。在较低温度下，材料表现出类似玻璃的刚性固体特性，仅在外力作用下发生微小形变，这种状态即称为玻璃态。随着温度的逐渐升高，材料进入一个形变相对稳定的温度区间，此状态被定义为高弹态。当温度继续升高，材料的形变不仅增大且变得不可恢复，此时材料表现出粘性流体特性，此状态被称为粘流态。

特别地，玻璃态与高弹态之间的转变被称作玻璃化转变，而与之相关的转变温度则被称为玻璃化转变温度或玻璃化温度，通常以Tg表示。这一现象不仅在高分子中存在，也在低分子和无机物中观察到，主要发生在非晶态高聚物及晶态高聚物的非晶部分。

二、玻璃化转变理论的剖析

聚合物具有多种物理状态，其中包括玻璃态、玻璃化转变、高弹态、粘弹转变及粘流态。从分子结构的角度来看，玻璃化转变是聚合物无定形部分从冻结到解冻的松弛现象。这一过程并非一级或二级相变，因为它不伴随相变热。在玻璃化转变温度以下，聚合物分子链和链段处于固定状态，仅构成分子的原子或基团在其平衡位置振动。随着温度接近玻璃化转变温度，分子链虽不能移动，但链段开始展现出高弹性质。进一步升高温度，整个分子链运动，表现出粘流性质。

其中，自由体积理论提出，当聚合物冷却时，自由体积减少并在玻璃化转变温度时被冻结。而热力学理论，如G-D理论，则解释了构象熵随温度变化与玻璃化转变的关系。动力学理论则关注高分子链段构象重排时涉及的位垒及分子运动的能量需求。为了更全面理解玻璃化转变，需要综合考虑这些理论。

三、影响玻璃化温度的因素详列

主链的柔顺性、取代基团的空间位阻和侧链的柔韧性、分子间作用力如侧基极性、分子间氢键、共聚内增塑作用、共混、交联效应、分子量以及增塑剂或稀释剂均对玻璃化温度产生影响。升降温速率及外力作用也会对玻璃化温度造成影响。

四、玻璃化转变温度的测试方法介绍

测试玻璃化转变温度的方法包括静态法如膨胀计法、DSC以及模量温度曲线法，还有动态法如动态力、扭摆法、扭辨法和振动法等。特别地，DSC测试方法的结果会受到升降温速率的影响。若升温速率过快或降温速率过慢，所测得的聚合物玻璃化温度可能会出现偏差。

为更准确测定玻璃化转变温度，需要综合考虑多种因素如聚合物的性质、测试方法的精确性以及实验条件等。