玻璃化转变温度-Tg点

今天给大家普及下什么是Tg点，这个参数在很多的胶粘剂TDS里都有体现。有的朋友把Tg看做是胶水的耐温范围的标准，也有的朋友把Tg看做是胶水CTE（热膨胀系数）高低的标准，当然还有压根不知道这个Tg的作用的朋友。

Tg，其实是Glass transition temperature（玻璃化转变温度）的缩写，T代表温度，g其实是下标（代表Glass）。

想要了解什么是Tg，不如先看下下面的图示：

非晶态高分子材料（通常指完全不结晶的聚合物，例如胶粘剂产品）在不同的温度下会分别呈现三种不同的力学状态和两种转变区。

玻璃态：指组成原子不存在结构上的长程有序或平移对称性的一种无定型固体状态。通俗说就是保持类玻璃特性的固体状态。

高弹态：指链段运动但整个分子链不产生移动。通俗说就是受力会变形，但撤掉力后可以完全恢复的固体状态。

粘流态：指在较高温度，较大外力长时间的作用下所处的力学状态。通俗说就是变成了可以流动的液体状态。

那么由图可知，Tg就是高分子材料从玻璃态往高弹态过渡的起始温度点。

Tg也可以看做是分子链段能运动的最低温度，其数值的高低与分子链的柔性有直接关系：分子链柔性越大，Tg就低；分子链刚性大，Tg就高。

所以说，Tg值越高，材料耐温变形性能力越强。

 

 

而有些朋友把Tg值高低和材料的耐温性、CTE直接划等号，其实是不太准确的。例如胶粘剂，耐温是要看具体的耐温测试条件，是静态还是动态，粘接的基材是什么等等。CTE则需要通过设备（如DMA、TMA设备）在一定条件下测试来判定。说到Tg的测试方法，那就要提到DMA、TMA。

TMA，全称：Thermomechanical Analysis，翻译为：热机械性能分析。其是指：在程序温度控制下(等速升温、降温、恒温或循环温度)，测量物质在受非振荡性的负荷(如恒定负荷)时所产生的形变随温度变化的一种技术。

TMA测试可以测量出如下数据：

线膨胀与收缩性能

玻璃化温度

穿刺性能

薄膜、纤维的拉伸收缩

热塑性材料的热性能分析

相转变

软化温度

分子重结晶效应

应力与应变的函数关系

热固性材料的固化性能

 

下图即为一种TMA测试设备的外观及内部结构示意图：

下图为TMA设备锁使用的探头类型，探头材料主要有铝合金、石英、氧化铝，均是膨胀系数低，耐温性好的材料。

 

TMA的测试标准主要有如下：

 

 

DMA，全称：Dynamic Thermal Mechanica Analysis，翻译为：动态热机械分析法。其是指：在程序温度控制下测量物质在承受振荡件负荷如正弦负荷)时模量和力学阻尼随温度变化的一种方法。

和TMA相比，DMA测试有如下优势：

 

下图即为一种DMA测试设备的外观及内部结构示意图：

DMA的测试标准主要有如下：

 

总之，TMA和DMA是两种不同的测试方法，但通常情况下都是可以测试出材料的Tg值。一般情况下，胶水的TDS里会标有具体采用的测试方法，例如下图：

ASTM D5418，属DMA测试