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，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、電導率等都在該溫度范圍發(fā)生急劇變化。

根據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、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。

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，高聚物表現出彈性；在玻璃化轉變溫度以下，高聚物表現出脆性，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。

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，表現出剛性晶格的性質，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。

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。