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低場核磁研究橡膠玻璃化轉變溫度
點擊次數(shù):720 更新時間:2022-11-07

低場核磁研究橡膠玻璃化轉變溫度

什么是玻璃化轉變溫度?

玻璃化轉變溫度Tg是材料的一個重要特性參數(shù),材料的許多特性都在玻璃化轉變溫度附近發(fā)生急劇的變化。以玻璃為例,在玻璃化轉變溫度,由于玻璃的結構發(fā)生變化,玻璃的許多物理性能如熱容、密度、熱膨脹系數(shù)、電導率等都在該溫度范圍發(fā)生急劇變化。

根據(jù)玻璃化轉變溫度可以準確制定玻璃的熱處理溫度制度。對高聚物而言,它是高聚物從玻璃態(tài)轉變?yōu)楦邚棏B(tài)的溫度,在玻璃化轉變溫度時,高聚物的比熱容、熱膨脹系數(shù)、粘度、折光率、自由體積以及彈性模量等都要發(fā)生一個突變。

低場核磁研究橡膠玻璃化轉變溫度

橡膠玻璃化轉變的影響因素

由于玻璃化轉變是與分子運動有關的現(xiàn)象,而分子運動又和分子結構有著密切關系,所以分子鏈的柔順性、分子間作用力以及共聚、共混、增塑等都是影響高聚物Tg的重要內(nèi)因。

此外,外界條件如作用力、作用力速率,升(陣)溫速度等也是值得注意的影響因索。

在玻璃化轉變溫度以上,高聚物表現(xiàn)出彈性;在玻璃化轉變溫度以下,高聚物表現(xiàn)出脆性,在用作塑料、橡膠、合成纖維等時必須加以考慮。如聚氯乙烯的玻璃化溫度是80℃。但是,他不是制品工作溫度的上限。比如,橡膠的工作溫度必須在玻璃化溫度以上,否則就失去高彈性。

低場核磁研究橡膠玻璃化轉變溫度的基本原理:

NMR是一種通過測定活性原子核的弛豫特性來描述分子運動特性的技術。用NMR測定玻璃化轉變溫度是基于弛豫時間(T1、T2)可以衡量玻璃化轉變時分子鏈段運動的急劇變化。與上述方法相比,NMR對所測食品樣品沒有限制,對樣品亦不具破壞性,靈敏度高,能夠快速、實時、荃方位、定量的研究樣品。

低場核磁研究橡膠玻璃化轉變溫度

玻璃化轉變是指非晶態(tài)的高聚物(包括晶態(tài)高聚物中的非晶體部分)從玻璃態(tài)到高彈態(tài)的轉變或者從高彈態(tài)到玻璃態(tài)的轉變。許多研究人員已經(jīng)接受食品也是聚合物這一觀點并將其作為聚合物體系進行分析,聚合物玻璃化轉變的基礎是分子運動,聚合物由玻璃態(tài)轉變?yōu)橄鹉z態(tài)時,含有質(zhì)子的基團運動頻率增加,這些變化可由弛豫時間T1和T2來衡量。

當聚合物處于玻璃態(tài)時,T2不隨溫度而變,表現(xiàn)出剛性晶格的性質(zhì),玻璃化轉變后,突破剛性晶格的限制,T2隨溫度升高而增大。繪制T2-溫度曲線,T2轉折點所對應的溫度即玻璃化轉變溫度Tg。

低場核磁研究橡膠玻璃化轉變溫度

T2-溫度曲線和T1-溫度曲線都是由兩條近似直線的不同斜率的直線部分組成,這兩條直線的交點就看作為相轉變點,所對應的溫度就是相轉變溫度,即我們所要測定的Tg。對于“U"曲線,其最底點,即為相轉變點,所對應溫度為Tg。