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聚合物的三態(tài)和玻璃化溫度Tg

2023-02-06 09:14:40

小分子化合物在溫度足夠低時呈固態(tài),升溫變成液態(tài),溫度再升高則變成氣態(tài)。

圖片

有機(jī)涂料的基料是長鏈大分子聚合物,大分子由鏈段組成。與小分子化合物不同,聚合物隨環(huán)境溫度的變化可呈現(xiàn)三種狀態(tài):玻璃態(tài)、高彈態(tài)黏流態(tài)

在玻璃態(tài)時構(gòu)成大分子的鏈段不能運(yùn)動,處于凍結(jié)狀態(tài),加熱至溫度升高到某個程度時,鏈段開始解凍,從而可以移動、旋轉(zhuǎn)和伸展,但是整個大分子還不能移動。這時聚合物處于高彈態(tài)。

聚合物由硬而脆的玻璃態(tài)向軟而韌的高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度稱為玻璃化溫度 Tg。

由于大多數(shù)聚合物分子不是均一的,而是有一個很寬的分子量分布,因此玻璃化溫度并非是一個點(diǎn),往往呈現(xiàn)為一個窄的轉(zhuǎn)變區(qū)。

玻璃化溫度是描述聚合物性質(zhì)的一個很重要的參數(shù)。對水性漆而言,玻璃化溫度越高漆膜硬度越大,在追求高硬度漆膜時,首要條件是選用高Tg的樹脂。但是高Tg的乳液最低成膜溫度MFFT也高,漆的低溫成膜性不良,這時必須借助于成膜助劑才能得到理想的漆膜。

玻璃化溫度主要由聚合物鏈段的柔性決定,像聚醚這樣結(jié)構(gòu)的柔性鏈段低溫下就可活動,Tg相對較低,而具有苯環(huán)這樣的剛性結(jié)構(gòu)的鏈段Tg高。

兩種不同Tg的聚合物共混后,如果兩者相容,則共混物和原聚合物的玻璃化溫度有以下關(guān)系:

                    1/Tg=m1/Tg+ m2/Tg2

如果兩種聚合物部分相容,共混物仍呈現(xiàn)兩個Tg,只是比兩種聚合物的玻璃化溫度更為相互靠近。

兩種不相容的聚合物共混后仍具有兩個各自的Tg。


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