超低温密封件选材指标：玻璃化温度OR脆性温度？

随着工业的不断发展，对各种极端使用工况的密封需求日益增多，其中超低温工况便是众多极端使用工况中的一种。

高分子材料的低温性能主要取决于其分子结构，因主链结构、侧基、极性等发生变化时，Tg、Tb也随之变化。凡是主链柔软、侧基少且不带极性基因的高分子材料，其Tg、Tb均偏低。

高分子材料的低温特性可以用玻璃化温度、脆性温度指标体现，哪种指标更合适？请看下文：

玻璃化温度和脆性温度是高分子材料在低温状态下，力学性能发生形态突变时的对应的温度。这种力学行为可以外力作用下的形变来表征。假定以固定负荷来测定其温度突变时高分子材料的形变量，则随着温度由低到高，可分成 A、B、C、D、E五个区，如下图所示。

温度变化时橡胶形变量的变化

A区玻璃态：（Tg至Tb）

高分子材料处于玻璃态，仅一小部分链段、侧基、支链和较小的链节能作内旋转，就是说，分子只能在原位振动，且形变量极为有限。

C区高弹态：（Tb至Tf）

高分子材料处于高弹态，当受外力作用时，形变量较大。当被拉伸时，分子链由卷曲状变为伸直；而外力去除后，分子链又恢复到卷曲状。这种形变被称为高弹性形变或弹性形变,此时的高分子材料柔软而富有弹性。

D区粘流态：（大于Tf）

当外界温度升高到Tf(粘流温度)后，橡胶进入了E区，其状态由高弹态转入粘流态(高粘度流体状态)。此时，当高分子材料受外力作用时，整个分子链和局部链段都作运动，形变非常容易而强烈，形变量大而且不可逆，这种形变称为塑性形变。

B、D 过渡区

B和D是两个很狭窄的过渡区，其中，B区是A区向C区转移的过渡区；而D区是C和E之间的过渡区。因此，玻璃化温度Tg表征高分子达到玻璃态时的特定温度。而在Tg-Tb的A区内，高分子材料虽处于玻璃态，但其玻璃特征是不完整、不彻底的，因为在外力作用下，它还是有微量的形变产生。所以，不能把玻璃态和玻璃化温度混为一谈。正确的概念应该是，Tg是高分子材料完全丧失弹性时的特定起始温度；而玻璃态则是高分子材料在低温下，接近于玻璃状态但仍保留微量弹性的状态。

A 区另一端所对应的温度点是脆性温度Tb, 表示高分子材料在外来冲击力下出现断裂时的最高温度。换言之，外界温度高于此点，外力冲击就不再能使它断裂。用脆性温度来衡量高分子材料的低温性能更具实用意义，因为温度高于此点，高分子材料就进入高弹态，而玻璃化温度是高分子材料保留弹性的最低温度极限，低于此，则弹性就完全消失了。

综上所述，针对超低温工况，高分子材料用脆性温度Tb作为筛选指标更合适。

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