玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）是高分子材料（如橡膠）的重要參數(shù)，表征材料從玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。該參數(shù)直接影響橡膠的低溫性能、彈性模量和應(yīng)用場景。差示掃描量熱法（DSC）是一種廣泛用于測定Tg的技術(shù)，通過測量材料在加熱或冷卻過程中的熱流變化，準(zhǔn)確捕捉相變溫度。
一、實驗原理
差示掃描量熱儀通過對比樣品與參比物在程序控溫下的熱流差異，檢測材料的熱效應(yīng)。當(dāng)橡膠經(jīng)歷玻璃化轉(zhuǎn)變時，其熱容（Cp）發(fā)生突變，表現(xiàn)為DSC曲線上的臺階狀基線偏移（圖1）。Tg通常取曲線偏移的中間點或拐點。
二、實驗步驟
1、樣品制備
1.1樣品選擇：取橡膠樣品（5-10 mg），避免雜質(zhì)污染?！ ?/p>
1.2預(yù)處理：若樣品含增塑劑、填料等，需記錄成分；必要時進(jìn)行退火處理以消除熱歷史?！?/p>
1.3密封裝樣：將樣品置于鋁制坩堝中壓緊密封，參比物使用空坩堝或惰性材料（如氧化鋁）?！ ?/p>
2、設(shè)備選擇
2.1儀器設(shè)備：DZ-DSC300L差示掃描量熱儀
2.2儀器參數(shù)設(shè)置
溫度范圍：通常設(shè)定為-100℃至50℃（視橡膠類型調(diào)整）。
升溫速率：推薦10-20℃/min（速率過快可能導(dǎo)致Tg偏移）。
氣氛控制：氮氣氛圍（流速50-100 mL/min），防止氧化反應(yīng)?！?/p>
基線校準(zhǔn)：使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（如銦、錫）校準(zhǔn)儀器?！ ?/p>
2.3測試流程
2.3.1 空白基線測試（空坩堝）?！?/p>
2.3.2 裝入樣品，運行加熱冷卻加熱循環(huán)（消除熱歷史）。
2.3.3 記錄第二次加熱曲線以分析Tg。
2.4測量參考的標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 19466.2-2004/IS011357-2:1999塑料 差示掃描量熱法 第2部分：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測定
GB/T 29611-2013 生橡膠 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測定 差示掃描量熱法
三、數(shù)據(jù)分析
Tg判定：在DSC曲線上，玻璃化轉(zhuǎn)變表現(xiàn)為臺階狀變化。根據(jù)GB/T19466.2-2004/IS011357-2:1999標(biāo)準(zhǔn)，Tg取基線偏移中點的溫度?！?/p>
軟件處理：利用儀器配套軟件進(jìn)行切線分析，確定起始點、中點和終點。
3.1影響測量結(jié)果的因素
1. 升溫速率：速率過高可能導(dǎo)致Tg向高溫偏移，建議選擇10℃/min?！ ?/p>
2. 樣品均勻性：填料或增塑劑分布不均會導(dǎo)致多重轉(zhuǎn)變峰?！ ?/p>
3. 熱歷史消除：初次加熱需覆蓋材料熔點以上，再冷卻至低溫以消除加工熱歷史?！ ?/p>
4. 水分干擾：吸水性橡膠需預(yù)先干燥，避免蒸發(fā)吸熱峰掩蓋Tg。
3.2 實際應(yīng)用案例
天然橡膠（NR）：典型Tg約為-70℃至-60℃。
丁苯橡膠（SBR）：Tg范圍-50℃至-30℃，受苯乙烯含量影響。
氟橡膠（FKM）：Tg較高（約-20℃至0℃），需調(diào)整測試范圍至-50℃~100℃?！?/p>
差示掃描量熱法測定橡膠Tg的可靠方法，通過準(zhǔn)確的測量，可為橡膠配方設(shè)計、質(zhì)量控制和低溫性能評估提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
