低場核磁(ci)研究(jiu)玻璃(li)化轉變(bian)的影響(xiang)因素

什(shen)麽是(shi)玻璃(li)化轉(zhuan)變(bian)溫度？

玻璃化轉(zhuan)變(bian)溫度Tg是(shi)材料(liao)的壹(yi)個(ge)重要(yao)特性參(can)數，材料(liao)的許(xu)多特性都在玻璃(li)化(hua)轉變(bian)溫度附近發(fa)生(sheng)急(ji)劇(ju)的變(bian)化。以(yi)玻(bo)璃為例(li)，在玻璃(li)化(hua)轉變(bian)溫度，由(you)於(yu)玻(bo)璃(li)的結(jie)構發(fa)生(sheng)變(bian)化，玻璃的許(xu)多物(wu)理性能(neng)如熱容、密(mi)度、熱膨脹系數、電導率(lv)等(deng)都(dou)在該溫度範圍(wei)發(fa)生(sheng)急(ji)劇(ju)變(bian)化。

根(gen)據玻(bo)璃(li)化轉(zhuan)變(bian)溫度可(ke)以(yi)準(zhun)確(que)制定玻(bo)璃(li)的熱(re)處(chu)理溫度制度。對(dui)高聚(ju)物(wu)而言(yan)，它(ta)是(shi)高聚(ju)物(wu)從玻璃(li)態轉(zhuan)變(bian)為高彈態的溫度，在玻璃(li)化(hua)轉變(bian)溫度時，高聚(ju)物(wu)的比(bi)熱(re)容、熱(re)膨脹系數、粘(zhan)度、折光率(lv)、自由(you)體(ti)積以(yi)及彈性(xing)模量等都要發(fa)生(sheng)壹個(ge)突變(bian)。

玻璃化轉(zhuan)變(bian)的影響(xiang)因素

由(you)於(yu)玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)是(shi)與分(fen)子(zi)運動(dong)有關的現(xian)象，而分(fen)子(zi)運動(dong)又和分(fen)子(zi)結(jie)構有著密(mi)切關系，所以(yi)分(fen)子(zi)鏈(lian)的柔(rou)順性、分(fen)子(zi)間(jian)作(zuo)用力以(yi)及共聚(ju)、共混(hun)、增(zeng)塑等(deng)都(dou)是(shi)影響(xiang)高聚(ju)物(wu)Tg的重(zhong)要(yao)內因。

此(ci)外(wai)，外(wai)界條(tiao)件(jian)如作(zuo)用力、作(zuo)用力速率(lv)，升(sheng)(陣(zhen))溫速度等也(ye)是(shi)值得(de)註意的影響(xiang)因索(suo)。

在玻璃(li)化(hua)轉變(bian)溫度以(yi)上(shang)，高聚(ju)物(wu)表現出(chu)彈性(xing)；在玻璃(li)化(hua)轉變(bian)溫度以(yi)下(xia)，高聚(ju)物(wu)表現出(chu)脆(cui)性(xing)，在用作(zuo)塑料(liao)、橡(xiang)膠(jiao)、合成纖(xian)維(wei)等時必(bi)須加(jia)以(yi)考慮(lv)。如聚氯(lv)乙烯(xi)的玻(bo)璃(li)化(hua)溫度是(shi)80℃。但是(shi)，他不(bu)是(shi)制品工作(zuo)溫度的上(shang)限(xian)。比(bi)如，橡(xiang)膠(jiao)的工(gong)作(zuo)溫度必(bi)須在玻璃(li)化(hua)溫度以(yi)上(shang)，否則就(jiu)失去高彈性(xing)。

低場核磁(ci)研究(jiu)玻璃(li)化轉變(bian)的影響(xiang)因素基(ji)本(ben)原理：

NMR是(shi)壹種(zhong)通過(guo)測(ce)定(ding)活(huo)性(xing)原子核的弛(chi)豫(yu)特性來(lai)描述(shu)分(fen)子(zi)運動(dong)特性的技(ji)術。用NMR測(ce)定(ding)玻(bo)璃(li)化(hua)轉變(bian)溫度是(shi)基於(yu)弛(chi)豫(yu)時(shi)間(jian)(T1、T2)可(ke)以(yi)衡量玻璃化轉(zhuan)變(bian)時分(fen)子(zi)鏈(lian)段(duan)運動(dong)的急(ji)劇(ju)變(bian)化。與上述(shu)方(fang)法(fa)相(xiang)比(bi)，NMR對(dui)所(suo)測(ce)食(shi)品樣(yang)品沒(mei)有限(xian)制(zhi)，對(dui)樣(yang)品亦不(bu)具破(po)壞(huai)性，靈(ling)敏度高，能(neng)夠快(kuai)速、實時、荃(quan)方(fang)位(wei)、定(ding)量的研究(jiu)樣(yang)品。

玻(bo)璃化(hua)轉(zhuan)變(bian)是(shi)指(zhi)非(fei)晶(jing)態的高聚(ju)物(wu)（包括(kuo)晶態高聚(ju)物(wu)中的非(fei)晶(jing)體(ti)部分(fen)）從(cong)玻(bo)璃(li)態到(dao)高彈態的轉(zhuan)變(bian)或者從高彈態到(dao)玻璃(li)態的轉(zhuan)變(bian)。許(xu)多研究(jiu)人員(yuan)已經接(jie)受食(shi)品也(ye)是(shi)聚合(he)物(wu)這壹觀(guan)點(dian)並(bing)將(jiang)其(qi)作(zuo)為聚合(he)物(wu)體(ti)系進行分(fen)析，聚合(he)物(wu)玻璃化(hua)轉(zhuan)變(bian)的基(ji)礎(chu)是(shi)分(fen)子(zi)運動(dong)，聚合物(wu)由(you)玻(bo)璃(li)態轉(zhuan)變(bian)為橡(xiang)膠(jiao)態時(shi)，含(han)有(you)質子的基(ji)團(tuan)運動(dong)頻(pin)率(lv)增(zeng)加(jia)，這些(xie)變(bian)化可(ke)由(you)弛(chi)豫(yu)時(shi)間(jian)T1和T2來(lai)衡量。

當聚合物(wu)處於玻(bo)璃(li)態時(shi)，T2不隨溫度而變(bian)，表現出(chu)剛(gang)性晶格(ge)的性(xing)質，玻璃化轉(zhuan)變(bian)後，突破(po)剛性(xing)晶(jing)格(ge)的限(xian)制(zhi)，T2隨(sui)溫度升高而(er)增(zeng)大(da)。繪制(zhi)T2-溫度曲線，T2轉折點所對(dui)應(ying)的溫度即玻(bo)璃化(hua)轉變(bian)溫度Tg。

T2-溫度曲線和T1-溫度曲線都是(shi)由(you)兩(liang)條(tiao)近(jin)似(si)直(zhi)線(xian)的不(bu)同(tong)斜(xie)率(lv)的直(zhi)線(xian)部分(fen)組(zu)成，這兩(liang)條(tiao)直(zhi)線(xian)的交(jiao)點就(jiu)看(kan)作(zuo)為相(xiang)轉變(bian)點，所對(dui)應(ying)的溫度就(jiu)是(shi)相(xiang)轉變(bian)溫度，即我(wo)們(men)所(suo)要(yao)測(ce)定(ding)的Tg。對(dui)於(yu)“U"曲(qu)線，其(qi)蕞(zui)低點，即為(wei)相(xiang)轉變(bian)點，所對(dui)應(ying)溫度為Tg。