玻璃轉移溫度（glass-transition temperature）

炎熱夏日裡的塑膠尺容易彎、摸起來像皮革；同一把尺從冷凍庫拿出來卻又硬又脆。這種性格的轉變發生在一個叫做玻璃轉移溫度的溫度附近，寫成 Tg。在 Tg 以下，高分子的非晶部分凍結成又硬又脆、如玻璃般的固體；在 Tg 以上，同樣那些部分鬆開，變得柔軟、富彈性又柔韌。要知道一個塑膠在使用時的手感與行為，它是最重要的單一溫度。

與冰化成水不同，玻璃轉移不是一個尖銳的熔點，而是散布在一段溫度範圍內的漸進變化。物理上發生的是：當你加熱通過 Tg 時，非晶的鏈獲得足夠的熱能，讓它們的鏈段開始扭動並彼此滑過；在 Tg 以下，那種運動被凍結掉。這給出你能拿來設計的真實數值：聚苯乙烯的 Tg 約 100 degrees C（所以它在室溫下是剛硬的玻璃態固體），PVC 約 80 degrees C（所以未增塑的 PVC 管很硬），天然橡膠約 minus 70 degrees C（所以它在室溫下柔軟富彈性——遠在其 Tg 之上）。加入增塑劑會降低 Tg，硬質 PVC 正是這樣變成柔軟的乙烯塑膠。Tg 通常以微差掃描熱量法量測。

它之所以重要，是因為 Tg 界定了可用的溫度窗口：橡膠必須用在其 Tg 以上，否則會變硬變脆；而剛硬的結構塑膠必須用在其 Tg 以下，否則會變軟。這不是學術空談——挑戰者號太空梭失事，正是因為寒冷天氣讓一個 O 形環硬化到接近其玻璃轉移範圍，使它無法彈回密封。有一點要誠實澄清：Tg 只適用於高分子的非晶部分；完全結晶的材料是熔化（有 Tm）而不是玻璃轉移。而且 Tg 並非真正的熱力學相變——你量到的數值會稍微取決於冷卻或加熱的速率，所以引用的數字是近似值。