玻璃化转变温度Tg是高分子材料最重要的热性能参数之一,DSC和DMA都能测,但同一个样品用两种方法测出来的Tg常常对不上,普遍差10到20℃。这不是仪器坏了,而是两种方法探测的分子运动本质不同。
DSC测的是热容突变
DSC测Tg的原理是检测样品在玻璃化转变过程中的热容变化。升温过程中,链段从冻结状态开始活动,样品吸热量变大,DSC曲线上出现台阶,台阶的中点通常定义为Tg。台阶幅度跟可活动的链段比例有关,交联密度高、结晶度高的样品台阶小,Tg在DSC上不容易分辨。
DMA测的是力学响应
DMA给样品施加正弦交变应力,记录损耗模量和损耗角正切tanδ。链段开始运动时,应变滞后于应力,tanδ出现峰,峰值温度定义为Tg。按GB/T 33061.1-2016《塑料 动态力学性能的测定 第1部分:通则》,测试频率和升温速率都要在报告里注明。频率越高,链段越来不及响应,tanδ峰越高。同一块PC板,1Hz下tanδ峰测出155℃,10Hz下测出163℃,差了8℃。
为什么DMA的Tg总是偏高
链段运动本质上是松弛过程,有时间依赖性。DSC的升温速率通常10℃/min,链段有充足时间跟上;DMA在1Hz交变载荷下,链段必须在0.16秒内完成响应,跟不上就得升到更高温度才能松弛。所以同一材料,DMA测的Tg通常比DSC高10到20℃。选哪个方法取决于目的:品控比对用DMA更灵敏,tanδ峰形还能反映阻尼性能;DSC更普及,适合常规批次筛选。
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