『壹』 用熱分析儀器測試兩次玻璃化轉變溫度的差值為什麼能夠代表樹脂固化程度
要解釋為什麼能夠用熱分析儀器測試反應體系兩次的玻璃化轉變溫度間接判斷樹脂固化程度的進展程度這一個問題,就要了解什麼是玻璃化轉變溫度Tg。
玻璃化轉變溫度是非晶態聚合物或部分結晶聚合物中非晶相發生玻璃化轉變所對應的溫度。
玻璃化轉變是非晶態高分子材料固有的性質,是高分子運動形式轉變的宏觀體現。根據高分子的運動力學形式不同,絕大多數聚合物材料通常可處於以下四種物理狀態(或稱力學狀態):玻璃態、粘彈態、高彈態(橡膠態)和粘流態。而玻璃化轉變則是高彈態和玻璃態之間的轉變。
從分子結構上講,玻璃化轉變溫度是高聚物無定形部分從凍結狀態到解凍狀態的一種鬆弛現象,而不象相轉變那樣有相變熱,所以它是一種二級相變(高分子動態力學中稱主轉變)。在玻璃化轉變溫度以下,高聚物處於玻璃態,分子鏈和鏈段都不能運動,只是構成分子的原子(或基團)在其平衡位置作振動;而在玻璃化轉變溫度時分子鏈雖不能移動,但是鏈段開始運動,表現出高彈性質,溫度再升高,就使整個分子鏈運動而表現出粘流性質。以上說的是隨著溫度降低材料從高彈態到玻璃態。你說的只是體系從流動粘稠態隨著溫升逐漸固化進入玻璃態。
再通俗地講,對於一個正在發生固化反應的樹脂體系來說,完全沒有固化時,整個體系就是流動態的,沒有什麼力學強度可言;如果完全固化了、或者說固化反應100%完成了,體系就是一個固態物質、再嚴格地說是晶相和非晶相的混合體。體系分二個階段:1、樹脂原料和固化劑等組成的反應體系,以及隨著溫升逐漸增加被固化部分的含量,體系逐步固化成為固體部分;2、100%固化的樹脂再發生無定形態向部分晶相的轉變。
你的問題主要關注點在第一階段。粘稠反應物是對玻璃化轉變溫度沒有什麼貢獻的,只有固化了才會有貢獻。固化得多、整體固化強度隨之增高、玻璃化轉變溫度也會增高。我個人認為固化後期的玻璃化轉變溫度減去前期的玻璃化轉變溫度,將會扣除與固化無關因素對玻璃化轉變溫度貢獻的部分,保留的將是與固化有關的因素,從而可以用以表達對樹脂固化程度的表徵。
進入第二階段、100%固化為固體後,就和固化反應沒有關系了。這時的玻璃化轉變測試、玻璃化轉變溫度的後、前兩者之差將不再是此意了。