Température de transition vitreuse - Définition

Mesure de Tg

De très nombreuses propriétés physiques (masse volumique, coefficient de dilatation, chaleur spécifique, constantes élastiques telles le module de Young, viscosité, conductivité thermique, indice de réfraction, etc.) peuvent varier de façon notable au voisinage de la T_g et peuvent être utilisées pour sa mesure.

La température de transition vitreuse d'un matériau peut être mesurée par l'analyse thermique différentielle, ou méthode DSC (Differential Scanning Calorimetry), qui est la technique statique la plus couramment employée à cet effet.

La technique d'analyse dynamique DM(T)A, précise, est aussi utilisée. Elle peut résoudre les faibles transitions secondaires (transitions β et γ). De nombreux polymères présentent ces transitions sous-vitreuses (observées à T < T_g) qui sont généralement dues à des mouvements de groupes latéraux ou de certains segments de chaînes.

Le tableau suivant donne les températures de transition vitreuse de quelques polymères. Ce sont des ordres de grandeur, car la T_g est une quantité mal définie. En effet, elle dépend de :

• la structure du polymère. Celle-ci a une incidence majeure sur la T_g. Par exemple, des groupes flexibles tels les liaisons éther augmentent la flexibilité des chaînes et réduisent la valeur T_g ; des groupes rigides tels le phényle l'augmentent ;
• la masse molaire et la distribution des masses molaires ;
• la méthode. Il est nécessaire de définir la méthode employée. La T_g dépend de la vitesse. Plus les vitesses de chauffage/refroidissement ou de sollicitation sont élevées, plus la valeur T_g est grande.

Pour un polymère semi-cristallin tel le polyéthylène dont le taux de cristallinité est de 60-80 % à température ambiante, la température de transition vitreuse indiquée correspond à celle de la partie amorphe du matériau lorsque la température baisse.