和晟儀器:淺談玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg
高分子材料熱性能一直是材料性能的重要參數(shù),決定材料的用途,還能夠用于工業(yè)質(zhì)量控制及產(chǎn)品研發(fā)。一般而言,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是熱塑性塑料的使用上限溫度,是橡膠或者彈性體的使用下限溫度。
1、結(jié)晶聚合物與非結(jié)晶聚合物區(qū)別
非晶態(tài)聚合物,又稱無(wú)定性聚合物,分子形狀、分子相互排列為無(wú)序狀態(tài)的高分子,對(duì)于無(wú)定形、非結(jié)晶性聚合物而言,非結(jié)晶太等同于無(wú)定形態(tài)。
結(jié)晶態(tài)高分子聚合物規(guī)則排列區(qū)域稱為晶區(qū),無(wú)序排列區(qū)域稱為非晶區(qū),晶區(qū)所占的百分比稱為結(jié)晶度,通常結(jié)晶度在80%以上的聚合物稱為結(jié)晶性聚合物 。
大多數(shù)聚合物都存在著結(jié)晶部分、非結(jié)晶部分,結(jié)晶部分與非結(jié)晶部分的比例稱為結(jié)晶度。
2、高聚物玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)及Tg
高聚物在一定恒定壓力下,制品的形變狀態(tài)與溫度變化的關(guān)系。低溫區(qū)間,高聚物呈剛性,與外力作用形變很小,狀態(tài)類似玻璃,稱為玻璃態(tài);升溫至特定區(qū)間,與外力作用下形變明顯且一定溫度區(qū)間隨溫度升高,形變變化相對(duì)穩(wěn)定,稱為高彈態(tài);溫度升高至高聚物形成粘性流體,形變不能恢復(fù),稱為粘流態(tài)。
5、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)影響主要因素
(1)分子鏈柔順性:分子鏈柔性越大,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)越低;分子量剛性越大,則玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)越高。
(2)交聯(lián):聚合物分子交聯(lián),減少自由體積,分子鏈運(yùn)動(dòng)受阻,柔性降低,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)升高;
(3)分子量:分子量小,該影響因素明顯。分子量超過(guò)一定程度,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)隨分子量變化就不明顯了。
(4)增塑劑:增塑劑對(duì)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度影響較為明顯。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高,加入增塑劑之后,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)明顯降低。
(5)離子鍵:引入高分子鏈中,可以顯著提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。
6、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的產(chǎn)品應(yīng)用
以丙烯酸樹(shù)脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為例,根據(jù)涂料品種、性能和特殊性能等綜合要求,具體情況如下:
Tg越高,涂抹越硬,抗劃傷性能越強(qiáng),但是涂抹不能脆;同時(shí),制漆后,涂膜表干越好,溶劑釋放越快。與此同時(shí),Tg越高,樹(shù)脂反應(yīng)zui終黏度越大,制漆后,耐溶劑、耐腐蝕性能越好。