玻璃化轉變溫度測試-差示掃描量熱法
2015-10-19 瀏覽量：3656
美信檢測 失效分析實驗室
背景：
對于非晶聚物，對它施加恒定的力，觀察它發生的形變與溫度的關系，通常特稱為溫度形變曲線或熱機械曲線。非晶聚物有三種力學狀態，它們是玻璃態、高彈態和粘流態。在溫度較低時，材料為剛性固體狀，與玻璃相似，在外力作用下只會發生非常小的形變，此狀態即為玻璃態：當溫度繼續升高到一定范圍后，材料的形變明顯地增加，并在隨后的一定溫度區間形變相對穩定，此狀態即為高彈態，溫度繼續升高形變量又逐漸增大，材料逐漸變成粘性的流體，此時形變不可能恢復，此狀態即為粘流態。我們通常把玻璃態與高彈態之間的轉變，稱為玻璃化轉變，它所對應的轉變溫度即是玻璃化轉變溫度，或是玻璃化溫度。
玻璃化轉變溫度是高分子聚合物的特征溫度之一。以玻璃化溫度為界，高分子聚合物呈現不同的物理性質：在玻璃化溫度以下，高分子材料為塑料；在玻璃化溫度以上，高分子材料為橡膠。從工程應用角度而言，玻璃化溫度是工程塑料使用溫度的上限，是橡膠或彈性體的使用下限。
材料在Tg前后比熱（Cp）往往會發生變化，差示掃描量熱法（DSC）可以檢測到這種熱效應，較低溫度下較低溫度下由于分子重排的凍結導致較低的比熱，這種變化相對來講比較小，在等速升溫時表現在DSC曲線上是一個向吸熱方向的臺階。一般以臺階前后兩條外推基線分別與曲線拐點處切線的兩個交點的溫度平均值，Tmg指定為玻璃化轉變溫度，也可以對信號微分，取臺階范圍內的峰值而得到。
1.案例背景：
收到客戶橡膠測試樣品，要求根據ISO 11357-2:2013測試標準及10℃/min的升溫速率完成測試
2.測試方法：
測試流程：拍照→切取符合要求的10mg樣品→設置儀器參數→測試
測試條件：溫度范圍：-80℃~40℃；客戶要求：升溫速率：10℃/min
試驗裝置示意圖
樣品照片
設備照片
測試結果記錄
Y軸表示流向每克樣品的功率（瓦）。X軸表示溫度
由該圖分析出此樣品的玻璃化轉變溫度為-32℃
3.結論：
對于橡膠而言，玻璃化轉變溫度是它的一種重要的工藝指標，在此溫度以上，橡膠表現出彈性，在此溫度以下橡膠表現出脆性。所以建議客戶根據測試結果來決定該橡膠的用途。
4.參考標準：
ISO 11357-2:2013 塑料 差動掃描測熱計(DSC) 第2部分:玻璃態轉變溫度和轉變階躍高度的測定
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