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當我們選樹脂時,樹脂的Tg點是重要的參考指標,下面我們嘗試論述它和哪些因素有關(guān)。
數(shù)均相對分子質(zhì)量增加,聚合物的玻璃化溫度升高,但當聚合物的數(shù)均相對分子質(zhì)量大至2.5萬~7.5萬時,Tg變化就很少了,基本為一定數(shù)。一般文獻中所引的聚合物的玻璃化溫度都是指高相對分子質(zhì)量的聚合物的Tg。在涂料中我們經(jīng)常用低聚物,此時的Tg和文獻數(shù)據(jù)有很大的出入。
交聯(lián)可以使玻璃化溫度上升,微量的交聯(lián)對Tg影響不太大,但到某一程度后,交聯(lián)度稍有上升,Tg就急劇上升。相對分子質(zhì)量分布對Tg也有影響。相對分子質(zhì)量分布寬,Tg低,相對分子質(zhì)量分布窄,Tg高。
(1)聚合物主鏈越柔順,玻璃化溫度越低。主鏈越僵硬,玻璃化溫度越高。這主要是和高分子鏈的旋轉(zhuǎn)運動有關(guān)。例如,硅氧鍵和碳碳鍵相比,硅氧鍵較易轉(zhuǎn)動,所以聚硅氧烷的玻璃化溫度較低。
(2)側(cè)鏈的影響
比較聚乙烯和聚苯乙烯,聚苯乙烯Tg比聚乙烯Tg要高200℃,這是由于苯乙烯上側(cè)鏈苯基的影響,它使整個高分子鏈變得剛性。在涂料中為了提高聚合物的玻璃化溫度經(jīng)常加入含苯環(huán)組分,就是因為苯環(huán)比其他基團都僵硬。
聚乙烯和聚丙烯相比,玻璃化溫度只差90℃。
當含有兩個側(cè)鏈時,也可使玻璃化溫度升高。例如,甲基丙烯酸酯比丙烯酸酯的Tg要高:
但是并非雙取代的聚合物總是具有較高的Tg,例如,聚偏氯乙烯比聚氯乙烯的Tg低得多:
這是因為雖然第二個基團的加入使鏈的旋轉(zhuǎn)能變大,但不對稱的PVC更為極性
因而排列得比較緊密。
側(cè)鏈對Tg的影響,也受側(cè)鏈本身柔順性的影響,如不同的丁基基團對Tg的影響:
因為其中正丁基鏈最為柔順,所以其玻璃化溫度最低。
一個由不同組分構(gòu)成的均勻體,其玻璃化溫度可以由其多組分的玻璃化溫度加和而成。當純的均聚物的玻璃化溫度過高或過低時,常加入第二組分,使它們共聚合,例如PMMA的均聚物的玻璃化溫度為105℃,作為涂料,此Tg值太高,于是可以加入一些丙烯酸丁酯進行共聚。聚丙烯酸正丁酯的玻璃化溫度為56℃,它在室溫時,不能單獨作為涂料(但可作為黏合劑)使用。但由MMA和BA共聚卻可以得到具有滿意Tg的共聚物。這時共聚物的Tg,由各組分的Tg和各組分所占的質(zhì)量分數(shù)來決定。
除了用共聚的辦法降低體系的玻璃化溫度外,常用的方法還有加入增塑劑,增塑劑通常是相對分子質(zhì)量低的不易揮發(fā)的化合物。增塑劑的作用在于降低聚合物鏈間的相互作用,從而提高鏈段的運動。用增塑劑降低Tg的方法稱為外增塑,用共聚降低Tg的方法稱為內(nèi)增塑。它們之間各有優(yōu)缺點。