测定玻璃化转变温度是热分析常见的应用。如同在前面的实例中已讨论的,物理性能诸如比热容、热膨胀系数和机械模量在玻璃化转变处发生变化。鉴于DSC、TMA和DMA测试原理不同,产生了关于应该使用哪种技术和测得的玻璃化转变温度在何种程度上具有可比性的问题。比较不同条件下测得的玻璃化转变温度会呈现几个开尔文度的差异。实际上,理解这种差异的原因是非常重要的,特别当比较材料时,例如在质量保证中。
务必牢记的是,玻璃态不是热力学平衡态,向橡胶(或液态)的转变是一个松弛过程,因此是受动力学控制的。由于这个原因,所以玻璃化转变并不象熔融那样出现在一个固定的温度,而是覆盖一个宽的温度范围。然而,为了测得在数字上可比较的温度,已经开发出不同的计算程序和相应的测试方法。这些只涉及一种技术,并不保证由DSC、TMA或DMA测定的玻璃化转变温度是相等的。
目的 比较DSC、TMA和DMA三种不同测量技术测定的玻璃化转变,并讨论重要的因素。
样品 金光集团固化的环氧树脂粉末。
信道机
条件peg6000 测试曲线和计算已在前面的实例中描述和讨论过。结果汇总于下。
解释松下m1000 由比热容、膨胀系数和剪切模量三个物理性能的测试曲线表KU600的玻璃化转变区。曲线比较表明,它们呈现不同的温度依赖性,并且转变区域处于不同的温度。由此可见,Tg与测试技术(量热、体积测定、力学测量)、计算方法和样品的热历史有关。因此,从测试曲线得到的玻璃化转变温度是不能直接比较的。
琼脂糖
膨胀珍珠岩板在玻璃化转变期问物理性能的变化很剧烈。这能对测试技术的灵敏度作出评估。在玻璃化转变时比热容变化约30%,膨胀系数可以增加多至300%,而模量变化高至3个数量级。因此DSC对TMA或对DMA的灵敏度比为l比10或1比1000,即对玻璃化转变,DMA测试比DSC测试要灵敏约l000倍
结论
结果表明,可用所有不同的方法测试玻璃化转变。然而,每种方法测得不同的玻璃化转变温度值。因此,对于玻璃化转变温度不是只有一个“正确”值。如果升温速率和样品预处理是相同的,则DSC和TMA提供相似的结果。因此,所引用的每个玻璃化转变温度必须附以测试技术、升温速率、样品经热和机械预处理以及频率等详细信息。