PET玻璃化转变温度的测定试验课程PET玻璃化转变温度的测定
peo玻璃化转变温度
peo玻璃化转变温度
PET的玻璃化转变温度是指PET在高温条件下由非晶态转化为玻璃态的温度，这种转变对材料的使用性能和使用范围有着重要影响。
测试方法包括膨胀计法、折光率法、热机械法（温度-变形法）、DTA法（DSC）、动态力学性能分析（DMA）法和核磁共振法（NMR）。
其中，DSC差示扫描量热仪是一种重要的大型仪器，被广泛用于高分子材料的玻璃化转变温度测定。
例如，上海和晟仪器提供的
HS-DSC-101A玻璃化转变温度测试仪就可以测量和控制玻璃化转变温度。
同时，南京大展是一家生产差示扫描量热仪的厂家，他们的
DZ-DSC300差示扫描量热仪具有高灵敏度、一体化设计、准确度高、保温性高、操作便捷等优点，非常适合用于PET玻璃化转变温度的测试。
通过对PET玻璃化转变温度的精确测量和控制，可以有效地提高聚合物材料的质量和性能，从而满足不同的应用需求。
例如，在汽车制造业中，就可以有效管理塑料制品的使用性能和使用范围。
pet玻璃化转变温度tg
pet玻璃化转变温度tgPET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)是一种常见的塑料材料，具有许多优点，比如透明度高、抗冲击性好、耐高温等。
其中，PET的玻璃化转变温度（Tg）是一个重要的物理性质，它决定了PET材料在不同温度下的力学性能和热学性能。
本文将重点介绍PET的玻璃化转变温度以及相关的内容。
首先，我们需要了解什么是玻璃化转变温度。
简单来说，玻璃化转变温度是指材料从固体状态转变为类似玻璃的胶体状态的温度。
在这个温度下，聚合物链段会变得高度可动，导致材料的强度和硬度显著下降。
对于PET来说，它的玻璃化转变温度一般在60-80摄氏度之间。
PET的玻璃化转变温度与许多因素有关，其中最主要的因素是聚合度和链段静态摩擦系数。
聚合度是指PET聚合物中重复单元的数量，链段静态摩擦系数是指聚合物链段的内摩擦阻力。
一般来说，聚合度越高，PET的玻璃化转变温度就越高；同样，链段静态摩擦系数越高，PET的玻璃化转变温度也会增加。
此外，其他因素如分子链的取向、交联度、共摻杂质等，也会对PET的玻璃化转变温度产生影响。
PET的玻璃化转变温度对其应用有重要意义。
例如，在制造PET瓶子时，必须将PET加热到足够高的温度，才能使其变软并有足够的流动性，便于吹塑成型；而在PET纤维的拉伸过程中，必须控制温度低于玻璃化转变温度，以免纤维丧失原有的拉伸性能。
此外，PET作为食品包装材料时，也需要考虑其玻璃化转变温度，以保证在正常使用温度范围内不失去原有的物理性能。
为了准确测定PET的玻璃化转变温度，常常使用热机械分析仪（TMA）或差示扫描量热仪（DSC）等仪器。
TMA可以通过测量材料的长度变化来确定Tg，而DSC则是测量材料热容变化来确定Tg。
这些仪器可以提供精确的测试结果，用于科研、质量控制和生产过程控制等方面。
总之，PET的玻璃化转变温度是PET材料的一个重要物理性质，影响着材料的力学性能和热学性能。
对于不同的应用场景，需要根据PET 的玻璃化转变温度做出相应的技术调整和选择。
玻璃化转变温度
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由图2可知，玻纤增强尼龙66的Tg(取图l中的c点温度作为Tg)为48.9 ℃ 同样，通过DSC法测得高密度聚乙烯的Tg为68.2 ℃ 。 由图3可以得到，玻纤增强尼龙66的Tg为50.9 ℃，同样，通过热膨胀法得到高密 度聚乙烯的Tg为-65.0 ℃。
由以上测试结果可以看出，两种测试方法所测得的Tg存在一定的差别，究其 原因，可能为：DSC法测定的样品随温度变化的热效应，因此，升温速率及样品粒 度等都对测试结果有较大影响；而膨胀法测试的是样品的尺寸与温度或时间的函 数关系，采用的是长方体或圆柱体样品，测试结果往往受到样品的长度及升温速 率的影响。
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玻璃化转变温度(Tg)是高分子材料的一个重要参数，是与分子运动 有关的现象，并且与分子结构及外界条件密切相关。
高分子的结构
决定了
高分子的运动方式
宏观表现为
高聚物的性能
Tg的工艺意义
• 是非晶热塑性塑料(如PS, PMMA和硬质PVC聚氯乙烯等)使 用温度的上限
• 是非晶性橡胶(如NR天然橡胶, BSR Rubber丁苯橡胶等)使 用温度的下限
玻璃化转变温度是指由高弹态转变为玻璃态、玻璃态转变为高弹态所对应的温度。 玻璃化转变温度是指自由体积分数降至0.025，且恒定时所对应的温度。 不同的定义描述同一个概念，使用时难免会产生混淆。因此，使用时要搞清楚符合哪一种概念，用什么方法测定 的。如果把玻璃化转变温度看作是一个转变温区，不是一个定值，这样比较容易理解玻璃化转变现象。
CH 2
n
Tg= -83oC
PE Tg= -68oC
侧基的影响
当侧基-X为极性基团时，由于使内旋转活化能及分子间作用 力增加，因此Tg升高。
若-X是非极性侧基，其影响主要是空间阻碍效应。侧基体积 愈大，对单键内旋转阻碍愈大，链的柔性下降，所以Tg升高。
玻璃化转变温度
在温度较低时，材料为刚性固体状，与玻璃相似，在外力作用下只会发生非常小的形变，此 状态即为玻璃态：当温度继续升高到一定范围后，材料的形变明显地增加，并在随后的一定 温度区间形变相对稳定，此状态即为高弹态，温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变 成粘性的流体，此时形变不可能恢复，此状态即为粘流态。我们通常把玻璃态与高弹态之间 的转变，称为玻璃化转变，它所对应的转变温度即是玻璃度以下，高分子材料为塑料；在玻璃化温度以上，高分子材料为
橡胶。从工程应用角度而言，玻璃化温度是工程塑料使用温度的上限，是橡胶或弹性体的使
用
下
限
。
玻璃化转变温度
科技名词定义
中文名称： 玻璃化转变温度
英文名称： glass transition temperature
定义： 非晶态聚合物或部分结晶聚合物中非晶相发生玻璃化转变所对应的温度。其值依赖于温 度变化速率和测量频率，常有一定的分布宽度。
应用学科： 材料科学技术（一级学科）；高分子材料（二级学科）；高分子科学（二级学科）
DSC 图
6．核磁共振法（NMR） 温度升高后，分子运动加快，质子环境被平均化（处于高能量的
带磁矩质子与处于低能量的的带磁矩质子在数量上开始接近；N-/N+=exp(-E/kT)），共振谱
线变窄。到玻璃化转变温度，Tg 时谱线的宽度有很大的改变。利用这一现象，可以用核磁
共振仪，通过分析其谱线的方法获取高分子材料的玻璃化转变温度。 玻璃化转变温度是高分子聚合物的特征温度之一。以玻璃化温度为界，高分子聚合物呈现不
编辑本段玻璃化转变温度的测定方法
1．膨胀计法 在膨胀计内装入适量的受测聚合物，通过抽真空的方法在负压下将对受测聚 合物没有溶解作用的惰性液体充入膨胀计内，然后在油浴中以一定的升温速率对膨胀计加 热，记录惰性液体柱高度随温度的变化。由于高分子聚合物在玻璃化温度前后体积的突变， 因此惰性液体柱高度-温度曲线上对应有折点。折点对应的温度即为受测聚合物的玻璃化温 度。 2．折光率法 利用高分子聚合物在玻璃化转变温度前后折光率的变化，找出导致这种变化 的玻璃化转变温度。 3．热机械法（温度-变形法） 在加热炉或环境箱内对高分子聚合物的试样施加恒定载荷； 记录不同温度下的温度-变形曲线。类似于膨胀计法，找出曲线上的折点所对应的温度，即 为：玻璃化转变温度。 4．DTA 法（DSC） 以玻璃化温度为界，高分子聚合物的物理性质随高分子链段运动自由 度的变化而呈现显著的变化，其中，热容的变化使热分析方法成为测定高分子材料玻璃化温 度的一种有效手段。目前用于玻璃化温度测定的热分析方法主要为差热分析（DTA 和差示 扫描量热分析法（DSC 和热机械法）。以 DSC 为例，当温度逐渐升高，通过高分子聚合物 的玻璃化转变温度时，DSC 曲线上的基线向吸热方向移动（见图）。图中 A 点是开始偏离基 线的点。将转变前后的基线延长，两线之间的垂直距离为阶差 ΔJ，在 ΔJ/2 处可以找到 C 点，从 C 点作切线与前基线相交于 B 点，B 点所对应的温度值即为玻璃化转变温度 Tg。热 机械法即为玻璃化温度过程直接记录不做换算，比较方便。 5．动态力学性能分析（DMA）法 高分子材料的动态性能分析（DMA）通过在受测高分子 聚合物上施加正弦交变载荷获取聚合物材料的动态力学响应。对于弹性材料（材料无粘弹性 质），动态载荷与其引起的变形之间无相位差（ε=σ0sin(ωt)/E）。当材料具有粘弹性质时，材 料的变形滞后于施加的载荷，载荷与变形之间出现相位差 δ：ε=σ0sin(ωt+δ)/E。将含相位角 的应力应变关系按三角函数关系展开，定义出对应与弹性性质的储能模量 G’=Ecos（δ） 和 对应于粘弹性的损耗模量 G”=Esin（δ） E 因此称为绝对模量 E=sqrt(G’2+G”2) 由于相位 角差 δ 的存在，外部载荷在对粘弹性材料加载时出现能量的损耗。粘弹性材料的这一性质成 为其对于外力的阻尼。阻尼系数 γ=tan（δ）=G’’/G’ 由此可见，高分子聚合物的粘弹性大 小体现在应变滞后相位角上。当温度由低向高发展并通过玻璃化转变温度时，材料内部高分 子的结构形态发生变化，与分子结构形态相关的粘弹性随之的变化。这一变化同时反映在储 能模量，损耗模量和阻尼系数上。下图是聚乙酰胺的 DMA 曲线。振动频率为1Hz。在-60 和-30°C 之间，贮能模量的下降，阻尼系数的峰值对应着材料内部结构的变化。相应的温度 即为玻璃化转变温度 Tg。
玻璃化转变温度
玻璃化转变是非晶态高分子材料固有的性质，是高分子运动形式转变的宏观体现，它直接影响到材料的使用性能和工艺性能，因此长期以来它都是高分子物理研究的主要内容。
由于高分子结构要比低分子结构复杂，其分子运动也就更为复杂和多样化。
根据高分子的运动力形式不同，绝大多数聚合物材料通常可处于以下四种物理状态(或称力学状态):玻璃态、粘弹态、高弹态（橡胶态）和粘流态。
而玻璃化转变则是高弹态和玻璃态之间的转变，从分子结构上讲，玻璃化转变温度是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象，而不象相转变那样有相变热，所以它既不是一级相变也不是二级相变(高分子动态力学中称主转变)。
在玻璃化转变温度以下，高聚物处于玻璃态，分子链和链段都不能运动，只是构成分子的原子(或基团)在其平衡位置作振动;而在玻璃化转变温度时分子链虽不能移动，但是链段开始运动，表现出高弹性质，温度再升高，就使整个分子链运动而表现出粘流性质。
玻璃化转变温度(Tg)是非晶态聚合物的一个重要的物理性质，也是凝聚态物理基础理论中的一个重要问题和难题，是涉及动力学和热力学的众多前沿问题.玻璃转变的理论一直在不断的发展和更新.从20世纪50年代出现的自由体积理论到现在还在不断完善的模态涡合理论及其他众多理论，都只能解决玻璃转变中的某些问题.一个完整的玻璃转变理论仍需要人们作艰苦的努力.对于非晶聚物，对它施加恒定的力，观察它发生的形变与温度的关系，通常特称为温度形变曲线或热机械曲线。
非晶聚物有四种力学状态，它们是玻璃态、粘弹态、高弹态和粘流态。
在温度较低时，材料为刚性固体状，与玻璃相似，在外力作用下只会发生非常小的形变，此状态即为玻璃态：当温度继续升高到一定范围后，材料的形变明显地增加，并在随后的一定温度区间形变相对稳定，此状态即为高弹态，温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的流体，此时形变不可能恢复，此状态即为粘流态。
我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度，或是玻璃化温度。
玻璃化转变理论与测定
t
t 0
ln Vt V1 t
V0 V1
Vt V1 et / V0 V1
(Vt V1 ) (V0 V1 )e (t / )
(Vt V1 ) (V0 V1 )e (t / )
自由体积排出的过程依赖时间 称作体积松弛过程
Vt-V1
松弛：依赖时间的过程
称为(体积)松弛时间
V0 T0 Vt V1 T1
0.980 V, cm3/g
0.975 0.970
冷却速率 K/h
120 30 6 1.2 0.0042
PS
0.965
60
70
Greiner and Schwarzi
T, C
80
90
100
110
(3) Specific heat 比热- DSC curve
结晶
玻璃化转变
熔融
吸热
dQ/dT
固固 一级转变
温度降低时，自由体积的排出需要时间
体积收缩过程是一级过程： 即排出速率与待排出自由体积分数成正比：
dV dt
1
Vt
V1
Vt-V1
V0、V1分为T0、T1下的平衡体积
1 为速率常数
V0 T0 Vt V1 T1
dV dt
1
Vt
V1
dV Vt V1
dt
dV
dt
Vt V1
ln( Vt
V ) Vt V1 1 V0 V1
自由体积理论概念
自由体积概念- free volume
vf = vT – v0 总的宏观体积vT 实际占有的体积v0 - occupied volume
外推至0 K而不发生相变，分子实
pe玻璃化转变温度tg
pe玻璃化转变温度tgPE玻璃化转变温度（Tg）是指聚乙烯（Polyethylene）在加热过程中由玻璃态（amorphous state）转变为高分子链可自由移动的橡胶态（rubbery state）的临界温度。
TG的测定方法有许多种，包括热机械分析（TMA）、差式扫描量热仪（DSC）、动态力学分析（DMA）等。
聚乙烯是一种常见的热塑性塑料，具有优异的物理性能和化学稳定性。
其分子结构主要由碳和氢原子组成，分为高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）两种。
在常温下，聚乙烯处于玻璃态，分子链排列有序。
当温度升高到Tg以下，聚乙烯的分子链开始产生自由移动，变得柔软，这种状态称为橡胶态。
PE玻璃化转变温度在应用方面具有重要意义。
首先，TG可以衡量聚乙烯的热稳定性。
当温度高于Tg时，聚乙烯的分子链无序排列，容易发生热分解和降解反应，导致力学性能下降。
因此，了解TG可以预测聚乙烯材料在高温环境下的性能表现，以及长期使用时的稳定性。
其次，TG还对聚乙烯的加工工艺和性能有影响。
在注塑成型、挤出、热压等加工过程中，需要提高聚乙烯的流动性和柔韧性。
温度接近或高于Tg时，聚乙烯的分子链易于形成三维网状结构，增加了材料的粘度，降低了加工性能。
因此，在工程设计和加工过程中，需要了解TG以控制热处理温度，以改变聚乙烯的性能和微观结构。
TG的测定方法也有一定的局限性。
首先，在实际应用中，通过实验手段测定TG存在一定的误差，主要取决于实验仪器的精度和试样的准备。
其次，聚乙烯作为一种非晶态材料，没有明确的玻璃化转变点，而是在一定的温度范围内逐渐进入橡胶态。
因此，具体的Tg值取决于实验条件和测量方法。
总之，PE玻璃化转变温度（TG）是用来描述聚乙烯的塑性转变临界温度。
通过测定TG，可以评估聚乙烯的热稳定性和加工性能。
然而，需要注意的是，TG值是一个相对的指标，具体数值受到多种因素的影响。
因此，在实际工程应用中需要结合其他材料性质综合评估，以取得更准确的结果。
玻璃化温度和玻璃化转变温度
玻璃化温度和玻璃化转变温度
玻璃化温度和玻璃化转变温度是两个与玻璃相关的重要术语。
玻璃化温度指的是物质在降温时，从液态状态转变为非晶态（玻璃态）的温度，也称为玻璃转变温度。
而玻璃化转变温度是指物质在升温时，从非晶态（玻璃态）转变为液态的温度。
玻璃化温度和玻璃化转变温度与物质的分子结构和化学成分密
切相关。
一般来说，分子结构复杂的物质有较高的玻璃化温度和玻璃化转变温度，而分子结构简单的物质则相对较低。
此外，物质的热稳定性和热容量等也会影响其玻璃化温度和玻璃化转变温度。
对于工业生产中的玻璃制品而言，玻璃化温度和玻璃化转变温度的高低对其性能和使用效果有着很大的影响。
因此，在生产过程中需要根据不同的要求和使用场合，选择合适的物质和加工方法，以达到最佳的性能和效果。
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一、实验课程：
PET玻璃化转变温度的测定二、实验项目：
三、实验教材：
四、主要仪器设备：
PE公司的Diamond DSC 五、实验教学课件
1 实验目的
(1) 了解功率补偿型DSC的基本结构和工作原理。
(2) 掌握玻璃化转变温度测定的实验方法及其表征。
2 实验用具和材料
Diamond DSC，铝坩埚及坩埚盖，压片机，吸力笔，镊子，PET材料。
3 基本知识
差示扫描量热法(differential scanning calorimetry，DSC)其原理是检测程序升降温过程中为保持样品和参比物温度始终相等所补偿的热流率dH/dt随温度或时间的变化。
DSC是研究物质玻璃化转变过程的强有力工具，它的表征是通过跟踪转变过程中的比热变化实现的，在升温或降温扫描中出现在DSC热流曲线上的台阶状变化就是玻璃化转变过程。
4 实验步骤
(1) 打开气源(气氛为N2)，打开仪器电源和制冷机电源。
(2) 打开电脑，启动Pyris Manager操作软件，点击Diamond DSC取得联机后进入软件测试控制界面。
(3) 打开炉盖加热开关和设备吹扫气体开关。
注意：实验过程中，一直保持炉盖加热状态，以免炉盖结霜。
DSC 在执行实验之前至少预热30分钟。
(4) 装样品，DSC仪用铝坩埚装样，并用压片机封好，谨防实验过程中样品溢出。
(5) 在室温下，打开炉盖，左侧位置装入待测样品，盖上铂金盘后关闭炉盖。
注意：铂金盘一定要放置到位，标准是用吸力笔吸住后能够在炉里自由转动。
(6) 设置实验参数，编辑测试程序，包括初始温度、扫描温度和速率等。
DSC仪的实验温度必须控制在-60℃～熔融温度内，不能用于分解实验。
(7) 开始测试。
在数据采集过程中应避免仪器周围有明显震动，严禁打开上盖，也不能调整样品净化气体的流量，以避免对DSC热流曲线的影响。
(8) 测试结束后，依次关闭电脑、仪器电源、制冷机电源和气源。