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溫度為玻璃化溫度Tg時,材料的物理行為是怎樣的?

2025-01-06 14:03:42

無定形材料被加熱時,分子中的原子會隨著能量的增加而振動得更加劇烈,與鄰近分子碰撞并將鄰近分子短暫推開。


在Tg時,分子之間短暫產生的

“空洞”

變得足夠大,足夠相鄰的分子或聚合物鏈節(jié)插入兩個分子之間,這樣,Tg可以被認為是聚合物鏈節(jié)能夠與鄰近鏈節(jié)發(fā)生相對移動的最低溫度。

溫度高于Tg時,由于分子鏈段具有更大的自由度,熱膨脹系數(shù)增加,分子之間的體積越大,自由度越高,因此相同的升溫幅度會使體積增幅更大,隨著溫度的升高,比體積增加,但是材料并沒有增多,只是


同樣的材料

占據(jù)了更多的空間


這個“額外”體積中有什么?什么也沒有,故將其稱為

  由  體  積


雖然無論怎么強調Tg和自由體積概念在涂料科學中的重要性都不過分,但我們對這些參數(shù)的理解和測定能力還存在局限。


現(xiàn)在Tg通常使用差示掃描量熱法(DSC),動態(tài)力學分析(DMA)或熱機械分析(TMA)進行測量。


圖片


通過不同方法測量得到的材料Tg值可能不一致,其差別可能達20℃或更高。

Tg的測量值與測量方法和條件關系很大,升溫速率就是一個重要的變量,測定期間的升溫速率越快,表觀Tg越高,當自由體積小時,分子或鏈節(jié)的運動速度就會變慢。如果升溫速率慢,則有更多的運動時間,膨脹更多,從而測得的Tg較低。



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