玻璃化转变温度是一项重要的热效应,可以表征塑料及其他无定形物或半结晶材料(例如无机玻璃)。因此,确定玻璃化转变温度是经常采用的热分析应用。在玻璃化转变温度处,可以通过物理数量观察出变化,例如比热、热膨胀系数以及机械模量。实际上,DSC、TMA和DMA的测量原理是不同的,因此问题也就随之而来。到底采用哪种热分析技术?测量的玻璃化转变温度到底能比较到何种程度?不同条件下测量的玻璃化温度的比较可以相差几个开尔文温度。实际上,理解这些差异的起因是非常重要的,尤其是在比较不同材料,例如在质量检验时。
特别需要注意的是,玻璃是无定形固体,不是热力平衡的。液态或橡胶态转变是一个松弛过程,因此受动力学控制。玻璃化转变并不在某一指定温度,例如熔化时发生,而是一个很宽的温度范围。
为了使温度的比较能变得数字化,梅特勒已经开发出各类评估步骤和相应的标准方法。
可以观察到两种玻璃化转变:
1.玻璃化或反玻璃化:如果温度降低,分子重排冻结,可以观察到从液态转至玻璃态的转变。观察时间由冷却速率决定,在高速率下的观察时间比低速率下的观察时间短。因此,在高冷却速率下测量的玻璃化转变温度比低冷却速率下测量的温度要高。
2.动态玻璃化转变:当测量频率接重排的表征频率时可以观察到。换句话说,如果在高频下分析材料(例如机械应力),它会表现的坚硬,因为分子重排无法跟上测量频率。如果应力施加的比较慢(在低频下),材料在同一温度下就表现的比较柔软。
动态玻璃化转变的温度常常高于玻璃化转变温度。