玻璃化转变glass transition

非晶态聚合物或半晶态聚合物中的非晶区域从橡胶态或黏流态到玻璃态的一种可逆变化。

玻璃化转变温度(Tg)glass transition temperature

发生玻璃化转变的温度范围的近似中点的温度。

注：本标准中玻璃化转变温度是指，以20℃/min 的速率升温，得到的 DSC曲线上的拐点温度

试验原理

在规定的惰性条件下，用差示扫描量热仪(DSC)测定橡胶的热容随温度的变化，通过所得的曲线确定玻璃化转变温度。

试样

试样应能代表被测试样品，质量在0.01~0.02g范围内，按相应的介质和温度调节样品和试样。调节时应遵循以下规则：

1)温度和湿度都已规定时，试样的调节时间应不少于16h，然后立即试验。

2)当采用标准实验室温度且不需要控制湿度时，试样的调节应不少于3h，然后立即试验。

3)当规定了一个不同于标准实验室温度且不需要控制湿度条件时，应经过足够长调节时间，以使试样与环境温度相平衡，或者根据试验材料和产品的有关规定处理。

4)经过打磨样品制备的试样在试验前应该进行调节。

仪器和材料

1)差示扫描量热仪：应在标准实验室温度下使用，并避免风吹、阳光直射和突发的温度变化。推荐使用航天伟创的DSC-300S。

DSC-300S 差示扫描量热仪

2)样品皿。

3)气源：分析级，通常为氮气或氦气。

4)天平：称量精度为±0.0001g。

试验方法

1.气体气流

惰性气体流速应在10 ~100mL/min 范围内;整个试验过程中，惰性气体流速应恒定，偏差为±10%

2.放置试样

1)称量试样，精确至±0.001g，试样表面应平整，以确保与样品皿接触良好。试样和样品皿接触良好可获得较好的重复性。

2)用镊子将试样放在样品皿中，样品皿用盖子密封，然后用镊子将密封好的样品皿放入量热仪中。

3)禁止用手直接接触试样或样品皿。

3.温度扫描

1)以10℃/min 的速率将温度降至-140℃左右，并在此温度下保持 1min。

测试低玻璃化转变温度的橡胶需要-140℃的初始温度，如高顺式聚丁二烯橡胶对于较高玻璃化转变温度的橡胶没有必要选择这样低的初始温度。

为确保在玻璃化转变区之前有一段平坦的基线，应选择合适的初始温度，例如，选择低于预期玻璃化转变温度30~40℃的温度作为初始温度。

若仪器不能保持规定的降温速率，应给以调节使其接近规定的速率。

2)以 20℃/min 的升温速率进行温度扫描，直到温度升至高于玻璃化转变范围上限约30℃。大多数仪器可设定程序进行热循环。

结果表示

将玻璃化转变曲线上的拐点温度确定为玻璃化转变温度。如果要求从曲线上直接测得玻璃化转变温度，则对曲线进行微分，将拐点温度确定为玻璃化转变温度。