1.范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測定固體絕緣材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的試驗(yàn)方法的程序。它適用于無定形材料或含有無定形域的部分結(jié)晶材料。在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域內(nèi),這些材料應(yīng)穩(wěn)定且不會分解或升華。

2.術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 玻璃化轉(zhuǎn)變 glass transition

在無定形材料內(nèi)或部分結(jié)晶材料的無定形域內(nèi),材料由粘流態(tài)或橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變成堅(jiān)硬狀態(tài)(或反之)的一種物理變化。

注:玻璃化轉(zhuǎn)變通常發(fā)生于一個相對狹的溫度范圍內(nèi)，類似由液態(tài)凝固成玻璃態(tài)的過程,但這不是一種一級轉(zhuǎn)變。

在這個溫度范圍內(nèi),不僅硬度及脆度發(fā)生急劇變化,而且其他性能,諸如熱膨脹系數(shù)及熱容也發(fā)生急劇變化。這種現(xiàn)象也稱為二級轉(zhuǎn)變,橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變成類似橡膠轉(zhuǎn)變。對于在材料中發(fā)生一種以上無定形轉(zhuǎn)變的場合,通常,把其中與分子主鏈段運(yùn)動變化有關(guān)的轉(zhuǎn)變或把伴隨有性能*大變化的轉(zhuǎn)變看作是玻璃化轉(zhuǎn)變。無定形材料的混合物可以有一種以上玻璃化轉(zhuǎn)變,每一種轉(zhuǎn)變都與混合物中的單個組分有關(guān)。

2.2 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 glass transition temperature

T

發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變的溫度范圍內(nèi)的中點(diǎn)處的溫度。

注:通過觀察某些特定的電氣、力學(xué)、熱學(xué)或其他物理性能發(fā)生明顯變化時的溫度。可以很容易地測定玻璃化轉(zhuǎn)

變。另外,由于觀察時所選取的性能及試驗(yàn)技術(shù)細(xì)節(jié)(例如加熱速率、試驗(yàn)頻率等),觀察到的這個溫度可能會有明顯差異。因此,觀察到的T應(yīng)認(rèn)為僅是一種近似值,且僅對某一具體技術(shù)及試驗(yàn)條件有效。

2.3 差示掃描量熱法 differential scanning calorimetry

DSC

當(dāng)被試材料與參比物處于程序控制溫度時,測量輸至被試材料及參比物的能量差與溫度關(guān)系的技術(shù)。記錄的數(shù)據(jù)即為差示掃描量熱曲線,即DSC曲線。

注:本試驗(yàn)記錄為差示掃描量熱或DSC曲線。

2.4 差示熱分析法 differential thermal analysis

DTA

當(dāng)置于同一環(huán)境下的被試材料及參比物處于程序控制溫度時,測量被試材料與參比物之間溫差與溫度關(guān)系的技術(shù)。記錄的數(shù)據(jù)即為差熱曲線,即DTA曲線。

注1:本試驗(yàn)方法為差熱分析或DTA曲線。

注2:有四個與玻璃化轉(zhuǎn)變有關(guān)的特征溫度(見圖1)。

外推起始溫度(Tt),℃——轉(zhuǎn)變曲線上,斜率*大的那個點(diǎn)的切線與外推轉(zhuǎn)變前基線的相交點(diǎn)。

外推終止溫度(Te),℃——轉(zhuǎn)變曲線上,斜率*大的那個點(diǎn)的切線與外推轉(zhuǎn)變后基線的相交點(diǎn)。

中點(diǎn)溫度(Tm),℃——熱曲線上,對應(yīng)于外推起始點(diǎn)與外推終止點(diǎn)之間熱流差一半的那個點(diǎn)。

拐點(diǎn)溫度(Ti),℃——熱曲線上,對應(yīng)于原始熱曲線一階導(dǎo)數(shù)(對時間求異)曲線的峰的那個點(diǎn)。這點(diǎn)相當(dāng)于原始曲線上的拐點(diǎn)。

有時,還要鑒別另外兩個轉(zhuǎn)變點(diǎn),其定義如下:

**偏離溫度(To),℃——**個可測得的偏離外推轉(zhuǎn)變前基線的那個點(diǎn)。

返回基線溫度(Tr),℃——*后偏離外推轉(zhuǎn)變后基線的那個點(diǎn)。

對本標(biāo)準(zhǔn)而言,取Tm為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。通常情況下,Tm更接近于由膨脹法或其他方法測得的轉(zhuǎn)變。

注:對于方法C(第7章)而言,伴隨著玻璃化轉(zhuǎn)變的機(jī)械損耗因數(shù)曲線的峰值溫度認(rèn)為是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

2.5 熱膨脹法 thermodilatometry

在程序控制溫度下,測量承受微小負(fù)荷的試樣其尺寸與溫度關(guān)系的技術(shù)。

2.6 熱機(jī)械分析 thermomechanical analysis

TMA

在程序控制溫度下,測量承受非振動負(fù)荷的試樣其變形與溫度關(guān)系的技術(shù)。

2.7 動態(tài)機(jī)械分析 dynamic mechanical analysis

DMA

是一種測量在振動負(fù)荷或變形下,材料的儲能模量和/或損失模量與溫度、頻率或時間或其組合的關(guān)系。

2.8 復(fù)數(shù)儲能模量 complex storage modulus

是一個復(fù)數(shù),它等于正弦狀態(tài)下力學(xué)應(yīng)力與力學(xué)應(yīng)變之比。

2.9 儲能模量 elastic( storage) modulus

復(fù)數(shù)儲能模量的數(shù)學(xué)實(shí)數(shù)部分。

2.10 損耗模量 toss modulus

復(fù)數(shù)儲能模量的數(shù)學(xué)虛數(shù)部分。

2.11 力學(xué)損耗因數(shù) mechanical dissipation factor

損耗模量與儲能模量之比。

注:例如,如果一種材料承受恒振幅的線性應(yīng)變ε的強(qiáng)制正弦振動,那么,其力學(xué)應(yīng)力σ按下式確定:

σ=Eε=(E＇ +jE ")ε

式中:

E——復(fù)數(shù)儲能模量;

E＇——儲能模量(在這種情況下為彈性模量);

E "——損耗模量;

j——1的平方根。

力學(xué)損耗因數(shù)=E "/E＇。

3.本試驗(yàn)方法的意義

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與被試材料結(jié)構(gòu)的熱歷史有*大關(guān)系。

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