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低場(chǎng)核磁研究玻璃化轉(zhuǎn)變溫度結(jié)晶熔融

時(shí)間:2022-11-11 閱讀:801
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低場(chǎng)核磁研究玻璃化轉(zhuǎn)變溫度結(jié)晶熔融

什么是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度?

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg是材料的一個(gè)重要特性參數(shù),材料的許多特性都在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近發(fā)生急劇的變化。以玻璃為例,在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,由于玻璃的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,玻璃的許多物理性能如熱容、密度、熱膨脹系數(shù)、電導(dǎo)率等都在該溫度范圍發(fā)生急劇變化。

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根據(jù)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以準(zhǔn)確制定玻璃的熱處理溫度制度。對(duì)高聚物而言,它是高聚物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)的溫度,在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí),高聚物的比熱容、熱膨脹系數(shù)、粘度、折光率、自由體積以及彈性模量等都要發(fā)生一個(gè)突變。

玻璃化轉(zhuǎn)變的影響因素

由于玻璃化轉(zhuǎn)變是與分子運(yùn)動(dòng)有關(guān)的現(xiàn)象,而分子運(yùn)動(dòng)又和分子結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)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(nèi)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(zhuǎn)變溫度以上,高聚物表現(xiàn)出彈性;在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下,高聚物表現(xiàn)出脆性,在用作塑料、橡膠、合成纖維等時(shí)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(chǎng)核磁研究玻璃化轉(zhuǎn)變溫度結(jié)晶熔融的基本原理:

NMR是一種通過(guò)測(cè)定活性原子核的弛豫特性來(lái)描述分子運(yùn)動(dòng)特性的技術(shù)。用NMR測(cè)定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是基于弛豫時(shí)間(T1、T2)可以衡量玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)分子鏈段運(yùn)動(dòng)的急劇變化。與上述方法相比,NMR對(duì)所測(cè)食品樣品沒(méi)有限制,對(duì)樣品亦不具破壞性,靈敏度高,能夠快速、實(shí)時(shí)、荃方位、定量的研究樣品。

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玻璃化轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變或者從高彈態(tài)到玻璃態(tài)的轉(zhuǎn)變。許多研究人員已經(jīng)接受食品也是聚合物這一觀點(diǎn)并將其作為聚合物體系進(jìn)行分析,聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)是分子運(yùn)動(dòng),聚合物由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)時(shí),含有質(zhì)子的基團(tuán)運(yùn)動(dòng)頻率增加,這些變化可由弛豫時(shí)間T1和T2來(lái)衡量。

當(dāng)聚合物處于玻璃態(tài)時(shí),T2不隨溫度而變,表現(xiàn)出剛性晶格的性質(zhì),玻璃化轉(zhuǎn)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(xiàn),T2轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度即玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。

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T2-溫度曲線(xiàn)和T1-溫度曲線(xiàn)都是由兩條近似直線(xiàn)的不同斜率的直線(xiàn)部分組成,這兩條直線(xiàn)的交點(diǎn)就看作為相轉(zhuǎn)變點(diǎn),所對(duì)應(yīng)的溫度就是相轉(zhuǎn)變溫度,即我們所要測(cè)定的Tg。對(duì)于“U"曲線(xiàn),其蕞低點(diǎn),即為相轉(zhuǎn)變點(diǎn),所對(duì)應(yīng)溫度為T(mén)g。


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