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淺談玻璃化轉變溫度Tg

2023-09-07

  高分子材料熱性能一直是材料性能的重要參數,決定材料的用途,還能夠用于工業質量控制及產品研發。一般而言,玻璃化轉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、結晶聚合物與非結晶聚合物區別

  非晶態聚合物,又稱無定性聚合物,分子形狀、分子相互排列為無序狀態的高分子,對于無定形、非結晶性聚合物而言,非結晶太等同于無定形態。

  結晶態高分子聚合物規則排列區域稱為晶區,無序排列區域稱為非晶區,晶區所占的百分比稱為結晶度,通常結晶度在80%以上的聚合物稱為結晶性聚合物 。

  大多數聚合物都存在著結晶部分、非結晶部分,結晶部分與非結晶部分的比例稱為結晶度。

  2、高聚物玻璃態、高彈態、粘流態及Tg

  高聚物在一定恒定壓力下,制品的形變狀態與溫度變化的關系。低溫區間,高聚物呈剛性,與外力作用形變很小,狀態類似玻璃,稱為玻璃態;升溫至特定區間,與外力作用下形變明顯且一定溫度區間隨溫度升高,形變變化相對穩定,稱為高彈態;溫度升高至高聚物形成粘性流體,形變不能恢復,稱為粘流態。

  3、玻璃化轉變溫度(Tg)影響主要因素

  (1)分子鏈柔順性:分子鏈柔性越大,玻璃化轉變溫度(Tg)越低;分子量剛性越大,則玻璃化轉變溫度(Tg)越高。

  (2)交聯:聚合物分子交聯,減少自由體積,分子鏈運動受阻,柔性降低,玻璃化轉變溫度(Tg)升高;

  (3)分子量:分子量小,該影響因素明顯。分子量超過一定程度,玻璃化轉變溫度(Tg)隨分子量變化就不明顯了。

  (4)增塑劑:增塑劑對玻璃化轉變溫度影響較為明顯。玻璃化轉變溫度較高,加入增塑劑之后,玻璃化轉變溫度(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變溫度(Tg)。

  4、玻璃化轉變溫度的產品應用

  以丙烯酸樹脂玻璃化轉變溫度(Tg)為例,根據涂料品種、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,但是涂抹不能脆;同時,制漆后,涂膜表干越好,溶劑釋放越快。與此同時,Tg越高,樹脂反應最終黏度越大,制漆后,耐溶劑、耐腐蝕性能越好。

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