如何检测材料的玻璃化转变温度?

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2025-03-06

玻璃化转变温度(Tg)是高分子材料从玻璃态转变为高弹态的温度,对材料性能影响显著。准确检测 Tg 有助于深入了解材料特性,以下介绍几种常见检测方法。

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玻璃化转变温度


差示扫描量热法(DSC)应用广泛。该方法基于样品与参比物在相同加热速率下,因热效应不同产生的能量差。当材料发生玻璃化转变,比热容变化使 DSC 曲线出现基线偏移,由此确定 Tg。操作时,将样品和参比物置于 DSC 仪器,以一定速率升温,记录热流变化,通过分析曲线得到 Tg,DSC 测量精度高、重复性好。

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上海和晟 HS-DSC-101 差示扫描量热仪

动态力学分析(DMA)通过测量材料在交变应力下的力学响应检测 Tg。玻璃态时,材料模量高、损耗因子小;随温度升高接近 Tg,链段开始运动,模量下降、损耗因子增大。DMA 测试中,对样品施加正弦交变应力,测量应变响应,绘制模量和损耗因子随温度变化曲线,损耗因子峰值对应的温度即为 Tg。DMA 能直观反映材料力学性能变化,对研究材料加工和使用性能有重要意义。

热机械分析(TMA)则通过测量样品在受热过程中的尺寸变化检测 Tg。玻璃态下,材料尺寸随温度变化小;玻璃化转变时,链段活动加剧,尺寸变化率增大。TMA 实验将样品置于仪器,施加恒定负荷并升温,记录样品长度或体积变化,曲线斜率突变处对应 Tg。TMA 设备简单、操作方便,可用于研究材料热膨胀行为。


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