玻璃(li)態(tai)轉(zhuan)化(hua)溫度(du)對(dui)高(gao)分(fen)子(zi)材(cai)料(liao)性(xing)能(neng)的(de)影響研(yan)究(jiu)
點擊次(ci)數:1314 更新時間(jian):2025-01-16
在(zai)材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)領(ling)域,玻璃(li)態(tai)轉(zhuan)化(hua)溫度(du)(Tg)是壹個至(zhi)關重要的(de)參(can)數。它描述了(le)非晶態(tai)材(cai)料(liao)從玻(bo)璃(li)態(tai)轉(zhuan)變(bian)為高(gao)彈(dan)態(tai)的溫度(du)範圍(wei),對(dui)材(cai)料(liao)的(de)性(xing)能(neng)和應(ying)用(yong)有著(zhe)深(shen)遠影響。準(zhun)確(que)測(ce)定(ding)玻璃(li)態(tai)轉(zhuan)化(hua)溫度(du),不(bu)僅有助於(yu)深入(ru)理(li)解(jie)材(cai)料(liao)的(de)內部結構(gou)和分(fen)子(zi)運動(dong)規律,還能為材(cai)料(liao)的(de)加(jia)工(gong)、成型(xing)及(ji)質量控(kong)制提供關(guan)鍵依(yi)據(ju)。
玻(bo)璃(li)態(tai)轉(zhuan)化(hua)現象(xiang)本(ben)質(zhi)上(shang)源於(yu)材(cai)料(liao)內部分子(zi)運動(dong)狀(zhuang)態(tai)的變化(hua)。在(zai)較(jiao)低(di)溫度(du)下,分(fen)子(zi)鏈段(duan)的(de)運(yun)動(dong)被(bei)凍結,材(cai)料(liao)呈(cheng)現出玻(bo)璃(li)態(tai)的剛性和(he)脆(cui)性;當(dang)溫度(du)升(sheng)高(gao)至(zhi)Tg附(fu)近(jin)時(shi),分(fen)子(zi)獲得足夠能(neng)量開始(shi)進行有限(xian)的鏈(lian)段(duan)運動(dong),材(cai)料(liao)逐(zhu)漸(jian)表(biao)現出高(gao)彈(dan)性。這(zhe)種(zhong)轉(zhuan)變(bian)並非像晶體的熔(rong)點那(na)樣有明(ming)確(que)的相變(bian)點,而是壹個連(lian)續的過(guo)程。
目前(qian),
玻璃(li)態(tai)轉(zhuan)化(hua)溫度(du)測(ce)定(ding)方(fang)法(fa)眾多,各(ge)有特(te)點。差示掃(sao)描量熱(re)法(fa)(DSC)是常用(yong)手段(duan)之(zhi)壹(yi)。該(gai)方(fang)法(fa)通過(guo)測(ce)量(liang)輸給物質和參比物的功(gong)率(lv)差與溫度(du)關系(xi),記錄樣品在加熱或(huo)冷(leng)卻過程中的(de)熱(re)流(liu)變(bian)化(hua)。當(dang)樣品發(fa)生玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)時,由於(yu)分子(zi)運動(dong)加(jia)劇,會(hui)出現明(ming)顯的熱流(liu)變(bian)化(hua)峰(feng),由(you)此(ci)確(que)定Tg。其優(you)點是操(cao)作簡(jian)便、快速(su),能同時獲取多個熱(re)性(xing)能(neng)參數,但對(dui)樣品純(chun)度(du)和測(ce)試條(tiao)件(jian)要求較(jiao)高(gao)。
動(dong)態(tai)熱機械(xie)分(fen)析(xi)(DMA)則從力學(xue)性(xing)能(neng)角(jiao)度(du)測(ce)定(ding)Tg。它在程序控(kong)制溫度(du)下,測(ce)量(liang)樣品在振(zhen)動(dong)載荷(he)作用(yong)下(xia)的動(dong)態(tai)模(mo)量和(he)力學(xue)損耗隨(sui)溫度(du)的變(bian)化(hua)。在(zai)玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)區(qu)域,材(cai)料(liao)的(de)動(dong)態(tai)模(mo)量急(ji)劇下降,力學(xue)損耗出(chu)現峰(feng)值(zhi),以(yi)此(ci)確(que)定Tg。DMA能夠(gou)更直(zhi)觀(guan)地反映(ying)材(cai)料(liao)在(zai)實際使(shi)用(yong)中(zhong)的力學(xue)響(xiang)應(ying),對(dui)於(yu)研(yan)究(jiu)材(cai)料(liao)的(de)粘(zhan)彈(dan)性行為具有優(you)勢(shi)。
熱機(ji)械(xie)分(fen)析(xi)(TMA)也是壹種(zhong)有效(xiao)的(de)方(fang)法(fa)。它(ta)通過(guo)測(ce)量(liang)樣品在程序控(kong)制溫度(du)下的(de)尺寸(cun)變化(hua)來確(que)定Tg。當樣品達到玻璃(li)化(hua)轉(zhuan)變(bian)溫度(du)時,體積膨脹(zhang)系(xi)數會(hui)發(fa)生顯著變化(hua),從而(er)得到Tg值(zhi)。TMA對(dui)於(yu)研(yan)究(jiu)材(cai)料(liao)的(de)熱(re)膨脹(zhang)特(te)性(xing)和(he)尺(chi)寸(cun)穩(wen)定性(xing)非常(chang)有用(yong)。
準(zhun)確(que)測(ce)定(ding)玻璃(li)態(tai)轉(zhuan)化(hua)溫度(du)對(dui)材(cai)料(liao)的(de)研(yan)發(fa)、生產(chan)和應(ying)用(yong)具有重要意義(yi)。在(zai)材(cai)料(liao)研(yan)發(fa)階段,通過(guo)Tg的測(ce)定(ding)可(ke)以(yi)評估(gu)新型(xing)材(cai)料(liao)的(de)性(xing)能(neng)潛(qian)力,指(zhi)導(dao)配方(fang)設計和合(he)成工藝(yi)優(you)化(hua)。在(zai)生(sheng)產(chan)過程中,Tg是控(kong)制產(chan)品質量和加(jia)工(gong)工藝(yi)的關鍵指(zhi)標,確(que)保產(chan)品性能的壹(yi)致(zhi)性和(he)穩(wen)定性(xing)。在應(ying)用(yong)領(ling)域,了解(jie)材(cai)料(liao)的(de)Tg有助於(yu)合理(li)選(xuan)擇(ze)材(cai)料(liao),滿(man)足不(bu)同環(huan)境(jing)和(he)使(shi)用(yong)條(tiao)件(jian)的需求。