Các phương pháp xác định nhiệt độ chuyển thủy tinh (phần 2)

Xem phần 1 tại đây

Các phương pháp xác định Tg đơn giản và dễ dàng nhất dựa trên việc đo các tính chất cơ học của polymer do chúng thay đổi đáng kể khi đi từ trạng thái giống cao su sang trạng thái thủy tinh. Các phương pháp cơ học được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu chuyển thủy tinh của vật liệu đàn hồi vì chúng có thể đo ở cả trạng thái thủy tinh và trạng thái giống cao su trong vùng chuyển tiếp. Đối với những polymer khác, các phương pháp này ít phù hợp hơn. Một trong những tính chất cơ học của polymer được sử dụng để xác định Tg là sự biến dạng.

Phương pháp xác định Tg này dựa trên việc đo sự phụ thuộc vào nhiệt độ của sự biến dạng ε dưới tải cho trước P = const. Nhiệt độ mà tại đó sự biến dạng bắt đầu tăng rõ rệt được xác định là nhiệt độ chuyển thủy tinh Tg. Hình bên dưới mô tả sự phụ thuộc vào nhiệt độ của sự biến dạng ε dưới tải cho trước. Trong đó, I là vùng trạng thái thủy tinh; II là vùng chuyển tiếp; III là vùng phát triển hoàn toàn biến dạng giống cao su (đoạn bằng phẳng) và IV là vùng chảy nhớt.

Ngoài ra, dưới tải nhỏ, sự biến dạng của mẫu thử nghiệm ở trạng thái thủy tinh không phụ thuộc vào nhiệt độ. Vì vậy, nhiệt độ chuyển thủy tinh có thể được lấy là nhiệt độ cao nhất mà không có sự biến dạng mẫu. Một mẫu thử nghiệm có thể chịu tải ở trạng thái thủy tinh, sau đó được gia nhiệt và chịu tải ở mỗi nhiệt độ nghiên cứu. Độ chính xác cao hơn nếu Tg được xác định như là nhiệt độ mà tại đó sự kéo dài đoạn tuyến tính của đường cong ε theo T trong vùng chuyển thủy tinh giao cắt với trục nhiệt độ. Thỉnh thoảng, Tg được xác định là điểm uốn của đường cong trong vùng chuyển thủy tinh. Phương pháp này được sử dụng thành công cho nhiều kiểu biến dạng khác nhau - kéo, nén, trượt, xoắn (phương pháp Gehman), hỗn hợp (phương pháp Clash-Berg).

Tham khảo từ tài liệu Low-Temperature Behaviour of Elastomers, M.F. Bukhina, S.K. Kurlyand, CRC Press, 2007, trang 15 - 17

(vtp-vlab-caosuviet)