Như chúng ta đã biết, không phải cấu trúc mạch, độ mềm dẻo hay độ phân cực, tính chất pha của polymer... mà đại lượng quan trọng bậc nhất, đặc trưng nhất của polymer đó chính là nhiệt độ hoá thuỷ tinh Tg. Trong thực tế và sản xuất, Tg có ảnh hưởng hàng đầu, do đó phương pháp xác định Tg của polymer được đặc biệt chú trọng
Phép đo sự giãn nở
Phép đo thể tích hoặc kích thước tuyến tính là phương pháp truyền thống và tin cậy để phát hiện sự chuyển thủy tinh của vật liệu đàn hồi, được đề nghị bởi Wood và Bekkedahl khi được áp dụng cho cao su thiên nhiên. Giá trị Tg được xác định ở nhiệt độ tương ứng với điểm giao của các đoạn tuyến tính của đường cong mô tả sự thay đổi thể tích hoặc kích thước tuyến tính của một mẫu thử nghiệm vật liệu đàn hồi khi thay đổi nhiệt độ. Hình bên dưới mô tả sự phụ thuộc vào nhiệt độ của sự thay đổi kích thước tuyến tính Δl cho cao su đã lưu hóa với thành phần 1.4-cis-polybutadiene 92% (1), 96% (2), vận tốc làm lạnh v = 5oC/phút.
Giá trị Tg là nhiệt độ mà tại đó hệ số giãn nở nhiệt khối (β) hoặc hệ số giãn nở nhiệt dài (α) trải qua một thay đổi bước nhảy. Giá trị của Tg được xác định trong phương pháp này phụ thuộc vào vận tốc thay đổi nhiệt độ.
|
Phép đo nhiệt lượng. Hệ số góc của đường cong nhiệt hàm-nhiệt độ cũng thay đổi ở Tg, vì vậy một bước nhảy của nhiệt dung riêng (ΔCp) cũng quan sát được khi chuyển từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái giống cao su. Bước nhảy của nhiệt dung riêng ở trạng thái chuyển thủy tinh có thể thấy trên giản đồ nhiệt được ghi nhận bởi nhiệt lượng kế quét (DCS). Giá trị của Tg được xác định bằng phương pháp này cũng phụ thuộc vào tốc độ làm lạnh và gia nhiệt. Hình dạng và độ rộng của bước nhảy nhiệt dung riêng ở Tg cũng đặc trưng cho các tính chất của vật liệu đàn hồi trong vùng chuyển thủy tinh |
Ngoài ra, các phương pháp khác như:
Phép đo các tính chất điện: sự thay đổi độ dẫn điện riêng theo nhiệt độ cũng có thể phục vụ như một phương pháp xác định Tg.
Phát quang nhiệt phóng xạ (Radiothermolminescence): đo mật độ phát quang trong khi gia nhiệt polymer được chiếu xạ ở trạng thái thủy tinh và ghi nhận sự thay đổi khi chuyển sang trạng thái giống cao su, hiệu quả cho các vật liệu đàn hồi ít phân cực.
Cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear magnetic resonance): ghi lại sự thay đổi chuyển động của các đoạn chuỗi trong vùng chuyển thủy tinh.
Cộng hưởng thuận từ electron (Electron paramagnetic resonance): xác định Tg dựa trên sự thay đổi chuyển động của các gốc tự do được đánh dấu khi chuyển tiếp polymer từ trạng thái thủy tinh sang trạng thái giống cao su.
Sắc ký (Chromatography): dựa trên sự thay đổi của các đặc trưng khuếch tán của polymer khi chuyển tiếp từ trạng thái thủy tinh thành trạng thái giống cao su.
