聚合物的玻璃化转变
下列聚合物中玻璃化转变温度
下列聚合物中玻璃化转变温度聚合物材料在化学、材料工程和生物医学等领域中扮演着重要角色。
而玻璃化转变温度是评估聚合物材料性能的重要指标之一。
本文将深入探讨下列聚合物中玻璃化转变温度这一主题，并着重分析其在材料科学领域的重要性。
一、概念解释什么是玻璃化转变温度？玻璃化转变温度是指在聚合物材料中，由蠕变态转变为弹性态所需的温度。
简单来说，当聚合物材料在加热过程中，温度达到玻璃化转变温度时，材料的物理性质会发生明显的变化，从而影响其力学性能和形状稳定性。
二、玻璃化转变温度的影响因素1. 聚合物分子结构：聚合物的分子结构对其玻璃化转变温度有着重要影响。
通常来说，分子链越长、交联结构越多的聚合物材料，其玻璃化转变温度会相对较高。
2. 添加剂和填料：在一些特殊的应用中，通过添加剂和填料来改变聚合物材料的玻璃化转变温度，以使其更适合特定的工程和应用需求。
3. 加工过程和历史：加工过程和历史会对聚合物材料的分子结构和排列产生影响，从而改变其玻璃化转变温度。
三、玻璃化转变温度的应用1. 材料选型和设计：了解聚合物材料的玻璃化转变温度有助于工程师和设计师选择适合的材料，并进行合理的构件设计。
2. 功能性材料的开发：在一些特殊领域，如智能材料和微电子器件等，需要研究和开发具有特定玻璃化转变温度的功能性材料。
3. 材料性能评价：玻璃化转变温度是评估聚合物材料热稳定性、抗老化性能和应力松弛性能的重要指标之一。
四、个人观点和理解玻璃化转变温度是聚合物材料中至关重要的指标之一，它不仅影响着材料的力学性能和形状稳定性，也对材料的加工和应用提出了挑战。
未来，我希望能够进一步深入研究和应用玻璃化转变温度这一指标，为材料科学领域的发展做出更多的贡献。
总结回顾通过本文的阐述，我们对下列聚合物中玻璃化转变温度这一重要主题有了更全面、深刻和灵活的理解。
我们了解了玻璃化转变温度的概念和影响因素，以及它在材料科学领域的应用和重要性。
我们也分享了个人的观点和理解。
常见聚合物的玻璃化转变温度和表面张力
常见高聚物的名称、重复结构单元、焰点与玻璃化转变温度Names, Constitutional Repeating Units, Melting Points and Glass-transitionTemperatures of Common High Polymers序号(No.),名称(Name),重复结构单元 (Constitutional repeating unit), 堵点,玻璃化转变温度r/c1 ,聚甲醛，° 一C 七,182.5, -30.02,聚乙烯， CH 2 CH 2 , 140.0,95.0, -125.0.-20.0CH 2CHCH 2CHCH 2CHCH 2CH聚乙烯基甲醒，OCH 3,150.0, -13.0聚乙烯基乙醒,0C 2H 5,-42.05,乙烯丙烯共聚物，乙丙橡胶， CH 2 CH 2CH 3聚乙烯醇，CH 2CH,258.0, 99.0CH 2QH聚乙烯基咔哩,聚醋酸乙烯酯，0C0CH 39,聚氟乙烯， F , 200.0,-10,聚四氟乙烯(Teflon), CF2 , 327.0 , 130.011 ,聚偏二氯乙烯，如2 OF? , 171.0, 39.012,偏二氟乙烯与六氟丙烯共聚物(Viton), CH2 CF2 —------- CF2------------ CF ------------E ，一，-55.0------------- CH2CH ------------13 ,聚氯乙烯(PVC), C1 , 78.0-81.014,聚偏二氯乙烯，CH2 CCI2 , 210.0, -18.0--- C H2CH----15 ,聚丙烯，CH3 , 183.0,130.0, 26.0,-35.0-- CH2CH ---16,聚丙烯酸，cboH , 106.0--------- CH2C(CH3) ---------17,聚甲基丙烯酸甲酯，有机玻璃，C00CH3 , 160.0, 105.0-- CH2CH ----18,聚丙烯酸乙酯，C00CH2CH3)_22.0C00C4Hg-- C H2C ---19,聚(】■腊基丙烯酸丁酯),CN 85.020,聚丙烯酰胺， C0NH 2 ,・，165.0-- CH 2CH ---21 ,聚丙烯腊， CN , 317.0, 85.022,聚异丁烯基橡胶，CH 2qCH3)2 , 1.5 , -70.0------- CH 2C =^CHCH2——C1, 43.0, -45.0-CH 2C: CHCH 2 ----II28,聚亚癸基甲酰胺，尼龙・11 , NH (CH 2)W G , 198.0, 46.00 0.II.. II29,聚己二酰己二胺，尼龙-66,NH I CH 2)6NHC(CH 2)4C, 267 0 ? 45.00 0.IIII30,聚癸二酰己二胺，尼龙-610,NH(CH 2)5NHC(CH 2)5C, ]65.O , 50.023,聚氯代丁二烯，氯丁橡胶， 24,聚顺式.1.4.异戊二烯，天然橡胶CH 3,36.0, -70.025,聚反式.1.4.异戊二烯，古塔橡胶,26,苯乙烯和丁二烯共聚物，丁苯橡胶，CH 2CHCHCH 227,聚己内酰胺，尼龙.6, 0IINH(CH 2)5CCH 2CCHCH 2,74.0, -68.0CH 2CHCH 2CHCH=CH-56.0CH 3-0—(^-^一C(CH 3)2——一oc 一34, 聚碳酸酯，, 267.0, 150.035,聚环氧乙烷，—。
聚合物的玻璃化转变
聚合物的玻璃化转变高宇（华东理工大学材料科学与工程学院，200237）【摘要】玻璃化转变是高聚物的一种普遍现象，研究玻璃化转变现象，有着重要的理论和实际意义。
本文先综述了玻璃化转变过程中的一些现象，然后简要介绍了玻璃化转变的三种主要理论：自由体积理论、热力学理论和动力学理论。
【关键词】玻璃化转变自由体积理论热力学理论动力学理论聚合物试样上施加恒定载荷，在一定范围内改变温度，试样的形变将随温度变化，以形变或相对形变对温度作图，所得到的曲线，通常称为温度-形变曲线或热机械曲线。
根据试样的力学性质随温度变化的特征，可以把非晶态聚合物按温度区域不同划为三种力学状态——玻璃态、高弹态和粘流态。
玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，对应的转变温度即玻璃化转变温度。
1. 玻璃化转变现象玻璃化转变是聚合物的玻璃态与高弹态之间的转变，对应于含20～50个链节的链段的微布朗运动的“冻结”和“解冻”的临界状态。
由于非晶态结构在聚合物中是普遍存在的，因此玻璃化转变是聚合物的一种普遍现象。
在玻璃化转变前后，聚合物的体积性质、热力学性质、力学性质、电学性质等都将发生明显变化。
跟踪这些性质随温度的变化，可确定玻璃化转变温度。
聚合物的玻璃化转变是链段运动随温度的升高被激发或随温度的降低被冻结造成的现象。
也可以从另一个角度来理解玻璃化转变行为，分子运动具有时间依赖性，在较低温度下，链段的运动速度十分缓慢，在实验限定的观察时间尺度下觉察不到它的运动现象，随着温度的升高，运动速度加快，当链段的运动速度同检测时间标尺相匹配时，玻璃化转变行为就表现出来了。
玻璃化转变本质上讲是分子运动方式的改变。
通过改变温度可以改变分子的运动方式，在温度恒定的前提下，也可改变其他因素以实现分子运动方式的变化，使材料处于不同的力学状态。
这种可通过多种因素导致玻璃化转变的现象称为玻璃化转变的多维性。
在玻璃化转变时，聚合物材料的力学性质的变化相当显著。
在只有几度的转变温度区前后，材料的模量可改变三到四个数量级。
聚合物的玻璃化转变
聚合物的玻璃化转变高宇（华东理工大学材料科学与工程学院，200237）【摘要】玻璃化转变是高聚物的一种普遍现象，研究玻璃化转变现象，有着重要的理论和实际意义。
本文先综述了玻璃化转变过程中的一些现象，然后简要介绍了玻璃化转变的三种主要理论：自由体积理论、热力学理论和动力学理论。
【关键词】玻璃化转变自由体积理论热力学理论动力学理论聚合物试样上施加恒定载荷，在一定范围内改变温度，试样的形变将随温度变化，以形变或相对形变对温度作图，所得到的曲线，通常称为温度-形变曲线或热机械曲线。
根据试样的力学性质随温度变化的特征，可以把非晶态聚合物按温度区域不同划为三种力学状态——玻璃态、高弹态和粘流态。
玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，对应的转变温度即玻璃化转变温度。
1. 玻璃化转变现象玻璃化转变是聚合物的玻璃态与高弹态之间的转变，对应于含20～50 个链节的链段的微布朗运动的“冻结”和“解冻”的临界状态。
由于非晶态结构在聚合物中是普遍存在的，因此玻璃化转变是聚合物的一种普遍现象。
在玻璃化转变前后，聚合物的体积性质、热力学性质、力学性质、电学性质等都将发生明显变化。
跟踪这些性质随温度的变化，可确定玻璃化转变温度。
聚合物的玻璃化转变是链段运动随温度的升高被激发或随温度的降低被冻结造成的现象。
也可以从另一个角度来理解玻璃化转变行为，分子运动具有时间依赖性，在较低温度下，链段的运动速度十分缓慢，在实验限定的观察时间尺度下觉察不到它的运动现象，随着温度的升高，运动速度加快，当链段的运动速度同检测时间标尺相匹配时，玻璃化转变行为就表现出来了。
玻璃化转变本质上讲是分子运动方式的改变。
通过改变温度可以改变分子的运动方式，在温度恒定的前提下，也可改变其他因素以实现分子运动方式的变化，使材料处于不同的力学状态。
这种可通过多种因素导致玻璃化转变的现象称为玻璃化转变的多维性。
在玻璃化转变时，聚合物材料的力学性质的变化相当显著。
聚合物的玻璃态
二、影响玻璃化温度的因素
Tg是表征聚合物性能的一个重要指标，从 是表征聚合物性能的一个重要指标， 分子运动的角度看，它是链段开始“冻结” 分子运动的角度看，它是链段开始“冻结”的 温度，因此凡是使链的柔性增加，使分子间作 温度，因此凡是使链的柔性增加， 用力降低的结构因素均导致T 下降；反之， 用力降低的结构因素均导致 g下降；反之，凡 是导致链段的活动能力下降的因素均使T 升高。 是导致链段的活动能力下降的因素均使 g升高。
(五) 增塑剂的影响 五
外增塑作用， 添加某些低分子使T 下降的现象称为外增塑作用 添加某些低分子使 g下降的现象称为外增塑作用， 所以低分子物称为增塑剂。 所以低分子物称为 增塑剂。一般增塑剂分子与高分子 增塑剂 具有较强的亲和力，会使链分子间作用减弱，因此T 具有较强的亲和力 ， 会使链分子间作用减弱 ， 因此 g 下降，同时流动温度 f 也会降低 ， 因而加入增塑剂后 下降 ， 同时流动温度T 也会降低， 可以降低成型温度，并可改善制品的耐寒性。 可以降低成型温度，并可改善制品的耐寒性。 例如: 纯聚氯乙烯的T 例如 纯聚氯乙烯的 g=78℃，室温下为硬塑性，可制成 ℃ 室温下为硬塑性， 板材，但加入 邻苯二甲酸二辛酯之后， 板材，但加入20-40%邻苯二甲酸二辛酯之后，Tg可降 邻苯二甲酸二辛酯之后 至－30℃，室温下呈高弹态。 ℃ 室温下呈高弹态。
3.利用力学性质变化的方法 利用力学性质变化的方法
在玻璃化转变时，聚合物的力学性质有很大的变化， 在玻璃化转变时，聚合物的力学性质有很大的变化， 动态力学测量方法有： 动态力学测量方法有： 自由振动(如扭摆法和扭辫法 自由振动 如扭摆法和扭辫法) 如扭摆法和扭辫法 强迫振动共\振法(如振簧法 强迫振动共\振法(如振簧法) 振法 如振簧法) 强迫振动非共振法(如 动态粘弹谱仪) 强迫振动非共振法 如Rheovibron动态粘弹谱仪 动态粘弹谱仪
聚合物材料的玻璃化转变行为
聚合物材料的玻璃化转变行为聚合物材料的玻璃化转变行为是一个值得研究的重要课题。
玻璃化转变是指在高分子聚合物冷却过程中，当温度降低到足够低时，聚合物分子会发生结构变化，由均匀有序的状态转变为无序的玻璃态。
本文将通过揭示玻璃化转变的原理和影响因素，深入探讨聚合物材料的玻璃化转变行为。
首先，理解玻璃化转变的原理对于研究聚合物材料的玻璃化转变行为至关重要。
聚合物材料的玻璃化转变是由于聚合物链的运动受限，无法形成长程有序结构。
在高温下，聚合物链可以自由运动，形成有序排列的液态态。
随着温度的下降，聚合物链的运动逐渐受限，最终陷入无序的玻璃态。
这种结构转变导致了聚合物材料的物理性质的变化，例如玻璃化转变温度的变化、机械性能的变化等。
其次，玻璃化转变的行为受到多种因素的影响。
温度是最主要的因素之一，聚合物材料的玻璃化转变温度取决于其化学结构和分子量。
聚合物链的化学结构决定了其分子间相互作用的强度，进而影响了玻璃化转变的温度。
此外，分子量也对玻璃化转变温度起着重要的影响。
具有较高分子量的聚合物需要更高的温度才能实现玻璃化转变。
除了温度，还有其他因素同样会影响玻璃化转变行为。
一种是聚合物分子的形状。
聚合物可以分为线性聚合物、支化聚合物和交联聚合物等不同形状的分子。
不同形状的聚合物分子在玻璃化转变过程中所经历的结构改变也会不同，从而导致不同的玻璃化转变行为。
另一种影响因素是添加剂或者其他混合物。
添加剂可以改变聚合物链的运动性质，从而对玻璃化转变行为产生影响。
一些添加剂可以增加聚合物的玻璃化转变温度，使其更难熔化，从而提高聚合物材料的热稳定性。
了解玻璃化转变行为对于聚合物材料的应用具有重要的意义。
玻璃化转变行为的研究可以帮助我们深入理解聚合物材料的结构与性能之间的关系，进而为材料设计和工程应用提供指导。
例如，在塑料行业，研究聚合物材料的玻璃化转变行为可以帮助开发高温稳定的塑料材料，从而扩大塑料的应用范围。
此外，在复杂工况下的材料应用中，了解玻璃化转变行为可以帮助选择合适的材料，提供优异的机械性能和耐久性。
聚合物的玻璃化转变温度
聚合物的玻璃化转变温度姓名：罗新杰学号：20101648 班级：高分子材料与工程一班摘要：在高分子科学中，聚合物的玻璃化转变是一个非常重要的现象，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。
本文主要简单地介绍玻璃化转变温度的相关知识和理论。
前言：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祸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。
高分子材料玻璃化转变的表征可提供丰富的信息，例如固化程度、热历史、材料的最高服役温度，共聚、共混物组分的相容性和相分离，组分的定性和定量等等，因此长期以来它都是高分子物理研究的主要内容。
所以我们得研究和掌握不同高分子玻璃化转变温度的测试方法，并比较不同测试方法的优缺点。
通过对玻璃化转变温度的不断研究，人们逐渐了解了影响玻璃化转变温度的不同因素，从而能更加灵活的处理和运用聚合物的玻璃化转变温度。
第四章 聚合物的玻璃态和玻璃化转变
聚合物的玻璃态和玻璃化转变
1.名词解释
玻璃化温度：
粘流温度：
自由体积：
次级转变：
松弛时间：
2.试说明下列橡胶Tg不同的原因：
如果橡胶的结构已定，要想进一步提高其耐寒性，应采取什么措施？
3.分别画出无定形、半结晶、交联和增塑聚合物的形变-温度曲线和模量－温度
曲线。
4.将聚甲基丙烯酸甲酯从77K（液氮温度）加热到423K（粘流温度），共经历了哪些松弛转变？
各是什么分子运动机理？转变前后聚合物的力学性能发生了什么变化？
5. 请解释下列现象：
（1） 聚合物的g T 开始时随分子量增大而升高，当分子量达到一定值之后，g T 变为与分子量
无关的常数；
（2） 聚合物中加入单体、溶剂、增塑剂等低分子物时导致g T 下降。
6. 现在具有下列化学结构单元的几组聚合物，估计各组聚合物的Tg 高低顺序，写出其结构式并说理由：
（1） PE <PP< PVC< PAN
（2） 聚己二酸己二酯 尼龙66 聚对苯二甲酰已二胺
（3） 聚辛二酸丁二酯 聚对苯醚戊二酸 聚对苯二乙酸对苯二甲醇酯。