低場(chang)核磁(ci)研究橡(xiang)膠(jiao)玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度

什麽(me)是玻璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度？

玻璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度Tg是材料(liao)的(de)壹個重要(yao)特性參數，材(cai)料(liao)的許(xu)多(duo)特性都在(zai)玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度附近發生急劇(ju)的變化。以(yi)玻(bo)璃(li)為(wei)例，在(zai)玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度，由於玻璃(li)的(de)結(jie)構(gou)發(fa)生變化，玻璃(li)的(de)許(xu)多(duo)物(wu)理(li)性(xing)能(neng)如(ru)熱容、密(mi)度、熱膨脹系(xi)數、電(dian)導(dao)率(lv)等都在(zai)該(gai)溫(wen)度範圍(wei)發(fa)生(sheng)急劇(ju)變化。

根據玻璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度可以(yi)準(zhun)確(que)制定玻璃(li)的(de)熱處理(li)溫度制度。對高(gao)聚(ju)物(wu)而言，它是高聚(ju)物(wu)從(cong)玻(bo)璃(li)態(tai)轉(zhuan)變(bian)為(wei)高彈態的溫(wen)度，在(zai)玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度時，高(gao)聚(ju)物(wu)的(de)比(bi)熱容、熱膨脹系(xi)數、粘(zhan)度、折光率(lv)、自由體積(ji)以(yi)及彈性模量等都要(yao)發生壹個突變。

橡膠(jiao)玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)的(de)影響因(yin)素(su)

由於玻璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)是與分(fen)子運(yun)動(dong)有關(guan)的(de)現(xian)象，而分(fen)子運(yun)動(dong)又和分(fen)子結(jie)構(gou)有著(zhe)密(mi)切(qie)關(guan)系(xi)，所以(yi)分(fen)子鏈(lian)的(de)柔(rou)順性(xing)、分(fen)子間(jian)作用(yong)力以(yi)及共聚(ju)、共(gong)混、增塑等都是影響(xiang)高(gao)聚物(wu)Tg的(de)重(zhong)要(yao)內因(yin)。

此外，外界條件如(ru)作用(yong)力、作用(yong)力速率(lv)，升(陣(zhen))溫速(su)度等也是值得(de)註(zhu)意(yi)的(de)影(ying)響因(yin)索(suo)。

在(zai)玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度以(yi)上(shang)，高聚(ju)物(wu)表現出(chu)彈性；在(zai)玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度以(yi)下(xia)，高聚物(wu)表現出(chu)脆性(xing)，在(zai)用(yong)作塑料、橡膠(jiao)、合(he)成纖(xian)維(wei)等時必(bi)須加(jia)以(yi)考(kao)慮。如聚(ju)氯乙(yi)烯的玻(bo)璃(li)化(hua)溫(wen)度是80℃。但(dan)是，他(ta)不是制品(pin)工作溫度的上(shang)限。比(bi)如(ru)，橡膠(jiao)的(de)工作溫度必(bi)須在(zai)玻(bo)璃(li)化(hua)溫(wen)度以(yi)上(shang)，否則就(jiu)失(shi)去(qu)高彈性。

低場(chang)核磁(ci)研究橡(xiang)膠(jiao)玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度的基本(ben)原(yuan)理(li)：

NMR是壹種(zhong)通(tong)過(guo)測定(ding)活性原(yuan)子核的(de)弛(chi)豫(yu)特性來描述(shu)分(fen)子運(yun)動(dong)特性的技術(shu)。用(yong)NMR測定玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度是基於弛(chi)豫(yu)時間(T1、T2)可以(yi)衡(heng)量玻璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)時(shi)分(fen)子鏈(lian)段運動的急劇(ju)變化。與上(shang)述方法(fa)相比(bi)，NMR對(dui)所測(ce)食(shi)品(pin)樣(yang)品(pin)沒(mei)有限(xian)制，對樣(yang)品(pin)亦不具破壞性，靈(ling)敏度高，能(neng)夠(gou)快(kuai)速(su)、實(shi)時、荃方位、定(ding)量的研(yan)究(jiu)樣(yang)品(pin)。

玻璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)是指非(fei)晶態的(de)高聚(ju)物(wu)（包括(kuo)晶(jing)態高聚(ju)物(wu)中的非(fei)晶體部分(fen)）從(cong)玻(bo)璃(li)態(tai)到(dao)高(gao)彈態的轉(zhuan)變(bian)或者(zhe)從(cong)高(gao)彈態到(dao)玻(bo)璃(li)態(tai)的(de)轉(zhuan)變(bian)。許(xu)多(duo)研究(jiu)人員已(yi)經(jing)接受(shou)食(shi)品(pin)也是聚合(he)物(wu)這(zhe)壹觀點(dian)並將(jiang)其(qi)作為(wei)聚合(he)物(wu)體系(xi)進行(xing)分(fen)析(xi)，聚(ju)合(he)物(wu)玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)的(de)基礎(chu)是分(fen)子運(yun)動(dong)，聚合(he)物(wu)由玻璃(li)態(tai)轉(zhuan)變(bian)為(wei)橡膠(jiao)態(tai)時，含有質(zhi)子的(de)基團(tuan)運動(dong)頻(pin)率(lv)增加(jia)，這些(xie)變化可(ke)由弛(chi)豫(yu)時間T1和T2來衡量。

當(dang)聚(ju)合(he)物(wu)處(chu)於玻璃(li)態(tai)時(shi)，T2不(bu)隨(sui)溫度而變，表現出(chu)剛性(xing)晶格(ge)的性質，玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)後，突破剛(gang)性晶格(ge)的(de)限制，T2隨(sui)溫度升高而增大(da)。繪制T2-溫(wen)度曲線(xian)，T2轉(zhuan)折點(dian)所對(dui)應(ying)的溫(wen)度即玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度Tg。

T2-溫度曲線(xian)和T1-溫(wen)度曲線(xian)都是由兩條近似直(zhi)線的(de)不同(tong)斜(xie)率(lv)的直(zhi)線部分(fen)組(zu)成(cheng)，這兩條直(zhi)線的(de)交點(dian)就(jiu)看(kan)作為(wei)相轉(zhuan)變點(dian)，所對(dui)應(ying)的溫(wen)度就(jiu)是相轉(zhuan)變溫(wen)度，即我(wo)們(men)所(suo)要(yao)測定的Tg。對於“U"曲線，其最(zui)底(di)點(dian)，即為(wei)相轉(zhuan)變點(dian)，所對(dui)應(ying)溫度為(wei)Tg。