热分析基础应用系列之玻璃化转变温度(Tg)-DSC方法测试

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关键词:玻璃化转变温度，差示扫描量热仪（DSC）

玻璃化转变温度（Tg）是非晶态高分子的固有特性，是材料内部分子运动的宏观体现。从分子结构上来说，玻璃化转变温度是材料内部分子链段从不能运动到能够运动的转变温度。

关于玻璃转变温度，由于各种原因，很多人往往忘记了的本质。玻璃化转变的本质是一个过程，而不是一个温度点。这对了解和理解材料非常重要！有人可能会质疑，那为什么人们发布玻璃化转变的时候只给一个温度点呢？这没有错，但要注意，这是为了应用的方便运用某种约定俗成或建立严格的标准方法后达到可重复的测量结果。比如我们要求试样量5mg±1mg，升温速率20℃/min，取玻璃化转变过程半高处的温度点等等。至于运用什么约定俗成或什么标准依据材料、行业和应用可能有所不同。

热分析仪器中测试玻璃化转变温度最基本仪器是DSC，在DSC曲线上，玻璃化转变在通常是一个台阶式变化，那么在DSC曲线上如何确定Tg呢？目前Tg取值常用的方法一般有两种。一种是中点温度法Tmg：与两条外推基线距离相等的线与曲线的交点（如图1）；另一种是拐点法：把测定的拐点本身作为玻璃化转变特征温度Tg，它可通过测定微分DSC信号最大值或转变区斜率最大处对应的温度而得到（如图2）。另外需要注意在报告采用DSC测试Tg的结果时，通常需要标明测试所用的样品量以及升温速率，因为不同的样品量和升温速率会造成测试结果有所不同。

图1 中点法分析Tg

图2 拐点法分析Tg

玻璃化转变温度的测试通常比较简单，在DSC曲线上一个台阶是的变化，但有些样品由于样品成分复杂或热历史的原因可能会在玻璃化转变过程中重叠有其他热效应，如热焓恢复、结晶、小分子逸出、交联、熔融等，使得曲线变的复杂。这种情况下就需要其他技术进行测试，比如MDSC，DMA等。关于MDSC，DMA测试玻璃化转变温度将在另外的篇幅说明。