玻璃化转变温度（Tg）是描述非晶态材料（如塑料、橡胶、玻璃等）从硬脆的玻璃态向柔软高弹态转变的关键参数。当温度达到Tg时，材料内部链段运动能力发生突变：低于Tg时链段冻结，材料呈现刚性；高于Tg时链段自由运动，材料表现出弹性形变能力 。
从硬脆的玻璃态转变为柔软的高弹态，这一过程并非传统意义上的相变，而是分子运动模式发生根本性改变的结果。
核心定义与分子机制
基本定义
Tg是材料内部链段开始运动的临界温度。低于Tg时，分子链段被“冻结”，材料呈现刚性；高于Tg时，链段可自由运动，材料表现出弹性 。
分子层面的解释
玻璃态（T ：分子链段无法移动，仅局部原子振动，材料类似玻璃般脆硬。
高弹态（T > Tg）：链段可协同运动，材料可逆形变能力显著提升，如橡胶的弹性。
高分子链段在不同温度下的运动示意图
低结晶度聚合物的温度-形变曲线的特点：结晶聚合物仍出现玻璃化转变，但由于结晶部分的存在，链段运动受到限制，模量下降不明显；在Tg～Tm 之间并不出现高弹态，只有到熔点 Tm，结晶瓦解，链段热运动程度迅速增加，模量才迅速下降；若相对分子质量较高，Tm＜Tf，在 Tm～Tf 之间可出现高弹态；若相对分子质量较低，则 Tm＞Tf，熔融后直接变为黏流态。
高结晶度聚合物的温度-形变曲线：聚合物的结晶度高达40%以上时，微晶交联点彼此连成一体，形成贯穿整块材料的连续结晶相，此时链段的运动被抑制，在 Tg 以上也不表现出高弹性。当温度高于 Tm 时，结晶高聚物的形变—温度曲线即重合到非晶高聚物的温度—形变曲线上。此时又分为两种情况（根据相对分子质量）：若 Tm＞Tf，则熔化后直接进入黏流态；若 Tm＜Tf，则先进入高弹态。
非晶态结晶性高聚物的温度-形变曲线：结晶性高聚物由熔融状态下骤冷生成非晶态高聚物。
冷结晶过程：升温过程中，当温度达到Tg 时，链段解冻，排入晶格成为晶态高聚物的过程。
交联高聚物的温度-形变曲线：当交联程度小时，温度－形变曲线与线形非晶态高聚物的相似，随着交联程度增加，Tg 升高，Tf 急剧升高。体型高聚物没有以上转变。交联高聚物不出现黏流态。
增塑高聚物的温度-形变曲线：增塑剂一般使聚合物Tg 和 Tf 都降低。对柔顺性链聚合物：Tg 降低不多，Tf 降低明显，高弹区缩小。对刚性链聚合物：Tg 和 Tf 都显著降低，增塑剂达到一定浓度时，Tg 显著降低，Tf 降低不大，“增弹作用”。
物理性质的变化表现
在Tg附近，材料的多项性质会发生突变，包括：
这些变化可通过差示扫描量热法（DSC）或动态力学分析（DMA）精确测量 。
实际应用中的核心意义
材料选择依据
塑料（如聚苯乙烯Tg≈100℃）：需在Tg以下使用以保持刚性。
橡胶（如天然橡胶Tg≈-70℃）：需在Tg以上使用以发挥弹性。
塑料与橡胶在不同温度下的性能对比
在上图的案例中，分别用DSC测试了纯的PC以及PC/ABS共混物，通过对曲线的分析，发现：纯PC的Tg在145.7 ℃左右。而PC/ABS共混物，可以测出ABS和PC两种组分的Tg，分别为110.3 ℃和142.9 ℃。这两个Tg相较于纯的PC和纯的ABS都向中间温度移动了。
另外，根据比热容的改变量，还可以估算PC/ABS中各组分的含量。PC/ABS中的PC在发生Tg前后，比热容变化（delta Cp）为0.182J/g·K，纯PC在发生Tg前后的delta Cp为0.285J/g·K，两者相除后计算得到PC的含量大约为64%。
加工工艺设计：注塑成型需将材料加热至Tg以上（如ABS塑料需加热至200℃以上） 。
特殊领域应用
食品保鲜：控制食品处于玻璃态（如冻干咖啡Tg≈-50℃）以抑制成分迁移。
药物稳定性：通过调整药物赋形剂的Tg提高片剂储存寿命 。
影响Tg的关键因素 总结
玻璃化转变温度是材料从“冻结”到“活化”的分子运动临界点，贯穿材料设计、加工、应用全流程。理解Tg不仅能解释橡胶的弹性、塑料的脆性等现象，还能指导食品保鲜工艺、药物制剂开发等跨学科场景，堪称非晶态材料的“性能开关”。