Tg代表什么?
当一种非晶态聚合物被加热时，聚合物结构变成“粘性液体或橡胶”的温度称为玻璃化转变温度(Glass Transition temperature, Tg)。它也被定义为一个温度，在这个温度下，无定形聚合物具有玻璃态的特性，如脆性，
刚度和硬度(冷却后)。
这个温度(以°C或°F测量)取决于聚合物的化学结构，因此可以用来识别聚合物。
- 无定形聚合物只表现出Tg。
- 结晶聚合物表现为Tm(熔体温度)和典型的Tg，因为通常也有非晶态部分(“半”晶态)。
Tg的值取决于聚合物链的迁移率，对于大多数合成聚合物来说，Tg的值在170k到500k之间。
从玻璃态到橡胶样态的转变是聚合物行为的一个重要特征，标志着物理性质发生剧烈变化的区域，如
硬度和弹性。
在Tg时，硬度，体积，百分比的变化
伸长打破而且
杨氏模量主要是固体的。
有些聚合物在Tg(玻璃态)以下使用，比如聚苯乙烯，
聚(甲基丙烯酸甲酯)等等，它们又硬又脆。它们的tg比室温高。
一些聚合物在其Tg(橡胶状态)以上使用，例如橡胶弹性体，如聚异戊二烯，聚异丁烯。它们的本质是柔软和灵活的;它们的tg低于室温。
应用程序包括:
聚合物的Tg测定常用于质量控制和研究开发。同时，它也是用于
修改物理性质
聚合物分子。
此外，可以通过增加固体的Tg来改善固体的处理特性、溶解度和溶解的再现性。
相关阅读:如何开始聚合物表征
查看更多关于玻璃转变温度的信息:
»什么是非晶态聚合物和结晶聚合物
»如何确定玻璃转变温度
Tg和熔化温度之间的关键区别
»影响任何塑料Tg的因素
»几种塑料的玻璃转变温度值表
非晶态聚合物和结晶聚合物
聚合物(塑料、弹性体或橡胶)由长链分子组成，可能是无定形的或结晶的。聚合物的结构是根据结晶度来定义的。
非晶态聚合物具有随机的分子结构，没有明显的熔点。相反，非晶态材料会随着温度的升高而逐渐变软。非晶态材料
对应力失效敏感因为碳氢化合物的存在。如。
个人电脑gpp,
甲基丙烯酸，
聚氯乙烯，
腹肌。
水晶或
半晶状的聚合物具有高度有序的分子结构。它们不会随着温度的升高而变软，而是有一个明确而狭窄的熔点。这个熔点一般高于非晶态热塑性塑料的上范围。例如聚烯烃,
偷看，
宠物，
砰的一声等。
如何测量玻璃转变温度
测定塑料玻璃化转变温度最常用的测试方法是
ASTM E1356。该测试方法包括所使用材料的玻璃化转变温度的分配
差示扫描量热法或
示差热分析。
本试验方法适用于非晶态材料或含有非晶态区域的部分晶态材料，这些材料稳定且在玻璃过渡区不发生分解或升华。
DTA和DSC两种方法的产率峰值都与热输入的吸热和放热转变有关，并显示相变化或反应的发生。
- 在差热分析中，样品和参考材料之间的温差随着时间或温度的变化而监测，而样品在特定气氛中的温度上升/下降则由程序控制。
- 在DSC中，随着时间或温度的变化，对样品和参考样品的热流差进行监测，同时对特定气氛中样品的温度上升/下降进行编程。
玻璃转变温度。用DSC测量不同聚合物的玻璃转变温度
(来源:梅特勒-托利多的分析)
获得灵感:最佳组合DMA, DSC, FTIR…最佳材料分析
当然，还有其他几种方法可以确定Tg，例如:
- 比热测量
- 热机械分析
- 热膨胀测量
- Micro-heat-transfer测量
- 等温压缩系数
- 热容
但它们都没有详细讨论
玻璃化转变温度与熔化温度的关系
在分子水平上，在Tg时，聚合物非晶态(即无序)区域的链获得足够的热能，开始以明显的速度滑过另一个区域。整个链发生运动的温度称为熔点(Tm)，它大于Tg
- 玻璃化是非晶态区域的性质，而熔化是晶态区域的性质
- 在Tg以下，存在无序的非晶态固体，其中链运动被冻结，分子开始在Tg以上摆动。链越不移动，Tg值越高。
- 而Tm以下为有序结晶固体，Tm以上为无序熔体
聚合物的工作温度由转变温度来确定
相关阅读:韧性/脆性转变温度
Tg影响因素
化学结构
- 分子量-在直链聚合物中，MW的增加导致链端浓度的降低，导致端基区域的自由体积的减少，并增加Tg
- 分子结构-由于流动性降低，插入体积大、不灵活的侧组会增加材料的Tg;
- 化学交联-交联的增加降低了迁移率，导致了自由体积的减少和Tg的增加
- 极性基团-极性基团的存在增加分子间作力;链间的吸引力和内聚力导致自由体积的减少，从而导致Tg的增加。
添加增塑剂
增塑剂的加入增加了聚合物结构中的自由体积(增塑剂进入聚合物链之间并使它们彼此隔开)
这导致聚合物链更容易滑过彼此。因此，聚合物链可以在较低的温度下移动，从而降低聚合物的Tg
水分或水分含量
水分含量的增加导致与聚合链形成氢键，增加聚合链之间的距离。从而增加了自由体积，降低了Tg。
熵和焓的影响
非晶态材料的熵值较高，晶态材料的熵值较低。如果熵的值高，那么Tg的值也高。
压力和自由体积
周围压力的增加导致自由体积的减小，最终导致热重升高。
其他因素如分支、烷基链长度、键相互作用、聚合物链弹性、膜厚等也对聚合物的玻璃化转变温度有显著影响。
访问非晶态聚合物的完整列表
几种塑料的玻璃化转变温度
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得了
|
e m
|
PA-PC
|
PE-PL
|
PM-PP
|
PS-X
| 聚合物的名字 |
最小值(°C) |
马克思价值(°C) |
ABS -丙烯腈丁二烯苯乙烯
|
90.0 |
102.0 |
ABS阻燃
|
105.0 |
115.0 |
| ABS高温 |
105.0 |
115.0 |
| ABS高影响 |
95.0 |
110.0 |
| 非晶TPI，中等热，透明 |
247.0 |
247.0 |
| 非晶TPI，中等温度，透明(食品接触批准) |
247.0 |
247.0 |
| 非晶TPI，中等温度，透明(脱模级) |
247.0 |
247.0 |
| 非晶TPI，中热，透明(粉末状) |
247.0 |
247.0 |
CA -醋酸纤维素
|
100.0 |
130.0 |
CAB -醋酸纤维素丁酸酯
|
80.0 |
120.0 |
| 纤维素Diacetate-Pearlescent电影 |
120.0 |
120.0 |
| 纤维素Diacetate-Gloss电影 |
120.0 |
120.0 |
| 纤维素Diacetate-Integuard电影 |
113.0 |
113.0 |
| 纤维素Diacetate-Matt电影 |
120.0 |
120.0 |
| 二醋酸纤维素-窗户贴膜(食品级) |
120.0 |
120.0 |
| 双乙酸纤维素-透明金属化膜 |
120.0 |
120.0 |
| 纤维素Diacetate-Colored电影 |
120.0 |
120.0 |
| 二醋酸纤维素阻燃膜 |
162.0 |
162.0 |
| 双乙酸纤维素-高滑脱膜 |
120.0 |
120.0 |
| 纤维素Diacetate-Semitone电影 |
120.0 |
120.0 |
| CP -本体酸纤维素 |
80.0 |
120.0 |
环烯烃共聚物
|
136.0 |
180.0 |
氯化聚氯乙烯
|
100.0 |
110.0 |
EVOH -乙烯乙烯醇
|
15.0 |
70.0 |
高密度聚乙烯
|
-110.0 |
-110.0 |
HIPS -高冲击聚苯乙烯
|
88.0 |
92.0 |
| HIPS阻燃剂V0 |
90.0 |
90.0 |
| 连结控制协定玻璃纤维增强 |
120.0 |
120.0 |
| 连结控制协定矿物填充 |
120.0 |
120.0 |
低密度聚乙烯
|
-110.0 |
-110.0 |
线性低密度聚乙烯
|
-110.0 |
-110.0 |
pa11 -(聚酰胺11)30%玻璃纤维增强
|
35.0 |
45.0 |
| 导电PA 11日 |
35.0 |
45.0 |
| PA 11、灵活 |
35.0 |
45.0 |
| 刚性PA 11日 |
35.0 |
45.0 |
| pa12(聚酰胺12)、导电 |
35.0 |
45.0 |
| PA 12,纤维增强 |
35.0 |
45.0 |
| PA 12、灵活 |
35.0 |
45.0 |
| pa12，玻璃填充 |
35.0 |
45.0 |
| PA 12,刚性 |
35.0 |
45.0 |
| pa46, 30%玻璃纤维 |
75.0 |
77.0 |
pa6 -聚酰胺6
|
60.0 |
60.0 |
pa66 -聚酰胺6-6
|
55.0 |
58.0 |
| pa66, 30%玻璃纤维 |
50.0 |
60.0 |
| pa66, 30%矿物填充 |
50.0 |
60.0 |
| pa66，影响修改， 15-30%玻璃纤维 |
50.0 |
60.0 |
| 聚酰胺semi-aromatic |
115.0 |
170.0 |
PAI -聚酰胺-酰亚胺
|
275.0 |
275.0 |
| PAI, 30%玻璃纤维 |
275.0 |
275.0 |
| 拜,低摩擦 |
275.0 |
275.0 |
PAR - Polyarylate
|
190.0 |
190.0 |
聚对苯二甲酸丁二酯
|
55.0 |
65.0 |
| PC(聚碳酸酯)20-40%玻璃纤维 |
150.0 |
150.0 |
| PC(聚碳酸酯)20-40%玻璃纤维阻燃剂 |
150.0 |
150.0 |
PC(聚碳酸酯、高热量
|
160.0 |
200.0 |
PCL -聚已酸内酯
|
-60.0 |
-60.0 |
PE(聚乙烯30%玻璃纤维
|
-110.0 |
-110.0 |
PEEK - Polyetheretherketone
|
140.0 |
145.0 |
| PEEK 30%碳纤维增强 |
140.0 |
143.0 |
| PEEK 30%玻璃纤维增强 |
143.0 |
143.0 |
裴,矿物填充
|
215.0 |
215.0 |
| PEI, 30%玻璃纤维增强 |
215.0 |
215.0 |
裴,矿物填充
|
215.0 |
215.0 |
PESU——Polyethersulfone
|
210.0 |
230.0 |
| PESU 10-30%玻璃纤维 |
210.0 |
230.0 |
PET -聚对苯二甲酸乙二醇酯
|
73.0 |
78.0 |
| PET, 30%玻璃纤维增强 |
56.0 |
56.0 |
PETG -聚对苯二甲酸乙二醇酯
|
79.0 |
80.0 |
PFA——Perfluoroalkoxy
|
90.0 |
90.0 |
| PGA——Polyglycolides |
35.0 |
40.0 |
| PHB-V(5%戊酸酯)-聚(羟基丁酸酯-共戊酸酯) |
3．0 |
5．0 |
π-聚酰亚胺
|
250.0 |
340.0 |
| PLA，纤维熔融纺丝 |
55.0 |
65.0 |
| PLA，热封层 |
52.0 |
58.0 |
| 中国人民解放军,注塑 |
55.0 |
60.0 |
| 中国人民解放军,纺粘型织物 |
55.0 |
60.0 |
| PLA，拉伸吹塑瓶 |
50.0 |
60.0 |
PMMA -有机玻璃/丙烯酸
|
90.0 |
110.0 |
| PMMA(丙烯酸)高温 |
100.0 |
168.0 |
PMMA(丙烯酸)冲击改性
|
90.0 |
110.0 |
PMP,不会
|
20.0 |
30.0 |
| PMP 30%玻璃纤维增强 |
20.0 |
30.0 |
| PMP矿物填充 |
20.0 |
30.0 |
聚甲醛(缩醛)
|
-60.0 |
-50.0 |
PP -聚丙烯10 - 20%玻璃纤维
|
-20.0 |
-10.0 |
| PP, 10-40%矿物填充 |
-20.0 |
-10.0 |
| PP, 10-40%滑石粉填充 |
-20.0 |
-10.0 |
| PP, 30-40%玻璃纤维增强 |
-20.0 |
-10.0 |
PP(聚丙烯)共聚物
|
-20.0 |
-20.0 |
PP(聚丙烯)均聚物
|
-10.0 |
-10.0 |
影响PP、改性
|
-20.0 |
-20.0 |
聚苯醚
|
100.0 |
210.0 |
| PPE, 30%玻璃纤维增强 |
100.0 |
150.0 |
| PPE,影响修改 |
130.0 |
150.0 |
| PPE、矿物填充 |
100.0 |
150.0 |
聚苯硫醚
|
88.0 |
93.0 |
| PPS, 20-30%玻璃纤维增强 |
88.0 |
93.0 |
| PPS, 40%玻璃纤维增强 |
88.0 |
93.0 |
| PPS,导电 |
88.0 |
93.0 |
| PPS，玻璃纤维和矿物填充 |
88.0 |
93.0 |
PPSU -聚苯砜
|
220.0 |
220.0 |
| PS(聚苯乙烯)30%玻璃纤维 |
90.0 |
120.0 |
| PS(聚苯乙烯)晶体 |
90.0 |
90.0 |
| PS,高温 |
90.0 |
90.0 |
事业单位-聚砜
|
187.0 |
190.0 |
| PSU, 30%玻璃纤维增强 |
187.0 |
190.0 |
| 事业单位矿物填充 |
187.0 |
190.0 |
PVC(聚氯乙烯)， 20%玻璃纤维增强
|
60.0 |
100.0 |
PVC、增塑的
|
-50.0 |
-5.0 |
| PVC,增塑的 |
-50.0 |
-5.0 |
PVC刚性
|
60.0 |
100.0 |
聚偏氯乙烯
|
-15.0 |
-15.0 |
PVDF -聚偏氟乙烯
|
-42.0 |
-25.0 |
SAN -苯乙烯丙烯腈
|
100.0 |
115.0 |
| SAN, 20%玻璃纤维增强 |
100.0 |
115.0 |
苯乙烯马来酸酐
|
110.0 |
115.0 |
| SMA, 20%玻璃纤维增强 |
110.0 |
115.0 |
| SMA，阻燃V0 |
110.0 |
115.0 |
| SRP -自增强聚苯乙烯 |
150.0 |
168.0 |
获得灵感:最佳组合DMA, DSC, FTIR…最佳材料分析