2021年度影响Tg的因素讲义.ppt

一、影响Tg的结构因素
Tg是表征聚合物性能的一个重要指标，从分子运动的角度看，它是链段开始“冻结”的温度，因此: 凡是导致链段的活动能力增加的因素均使Tg下降, 而导致链段活动能力下降的因素均使Tg上升。
影响Tg的因素
2021/1/7
1
主链结构为-C-C-、-C-N-、-Si-O-、-C-O-等单键的非晶态聚合物，由于分子链可以绕单键内旋转，链的柔性大，所以Tg较低。
-Si—O->-C—N->-C—O->-C—C-
当主链中含有苯环、萘环等芳杂环时，使链中可内旋转的单键数目减少，链的柔顺性下降，因而Tg升高。例如PET的Tg = 69℃，PC的Tg = 150℃。
主链结构的影响
影响Tg的因素
2021/1/7
2
The flexibility of main chain
-Si-O- > -C-O- > -C-C-
Tg= -123oC
Tg= -83oC
PE
Tg= -68oC
主链柔性
Tg
Isolated double
bond孤立双键
C-C Single
bond单键
Conjugated double bond 共轭双键
影响Tg的因素
2021/1/7
3
有孤立双键时，Tg低
例如：
顺丁橡胶的Tg 为-95℃，天然橡胶为-73℃，丁苯橡胶为-61℃
影响Tg的因素
2021/1/7
4
分子链中引入芳杂环后，Tg上升
PC 150℃
PPO 220℃
影响Tg的因素
2021/1/7
5
侧基的影响
当侧基-X为极性基团时，由于使内旋转活化能及分子间作用力增加，因此Tg升高。
若-X是非极性侧基，其影响主要是空间阻碍效应。侧基体积愈大，对单键内旋转阻碍愈大，链的柔性下降，所以Tg升高。
影响Tg的因素
2021/1/7
6
Side group
(A) 极性取代基：极性越大，内旋转受阻程度及分子间相互作用越大，Tg也随之升高。
PE Tg= -68oC
PP Tg= -10oC
PVC Tg= 87oC
PVA Tg= 85oC
PAN Tg=104oC
-H
-CH3
-OH
-Cl
-CN
取代基极性
Tg
影响Tg的因素
2021/1/7
7
(B) 非极性取代基团
对Tg 的影响主要表现为空间位阻效应，侧基体积越大，位阻越明显， Tg 升高。
PE Tg= -68°C
PP Tg= -10°C
PS Tg= 100°C
-H
-CH3
-C6H5
影响Tg的因素
2021/1/7
8
(C) 侧基数量①.若是刚性侧基，则数量大，Tg上升
影响Tg的因素
2021/1/7
9
②.若是柔性侧基，则侧基大，Tg下降
影响Tg的因素
2021/1/7
10