高分子材料表征第一章

1、高分子材料表征方法,第一章 緒論,1、表征的定義：通過一定的分析方法將未知結(jié)構(gòu)變成已知結(jié)構(gòu)；2、表征的應(yīng)用： 科學(xué)研究中對(duì)聚合物產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的確認(rèn)； 在生產(chǎn)過程中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)測； 分析和研究未知產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。,一、高分子表征技術(shù)研究的內(nèi)容1、高分子材料的定性分析2、高分子材料的結(jié)構(gòu)測定3、高分子材料的定量分析,二、高分子材料的主要表征方法,1、簡單的經(jīng)驗(yàn)判斷： 根據(jù)聚合物的性質(zhì)如外觀、強(qiáng)度和應(yīng)用領(lǐng)域等判斷聚合物種類,2、化學(xué)分

2、析：采用化學(xué)分析的方法如酸堿滴定、元素特有的化學(xué)反應(yīng)對(duì)聚合物種類和結(jié)構(gòu)作出定性或定量的分析,3、儀器分析：采用現(xiàn)代分析設(shè)備，根據(jù)聚合物中的某些官能團(tuán)在一定條件下所作出的響應(yīng)來判斷聚合物中官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)和數(shù)量。常用的儀器分析方法有紅外光譜、紫外光譜、激光拉曼光譜、核磁共振、X－射線等。,第一篇：高分子材料的化學(xué)分析,第一章：簡單定性分析,、外觀：透明性， 顏色,一）高分子材料的外觀,（二）、塑料制品的外形1、塑料薄膜2、塑料板材3、管

3、材4、泡沫塑料,（三）、手感與機(jī)械性能 表面硬度 剛性 力學(xué)性能,二、 高分子材料的用途每一種高分子材料都有其主要的應(yīng)用領(lǐng)域。而在每一個(gè)特定的領(lǐng)域中應(yīng)用的高分子材料的種類是非常有限的。幾個(gè)主要領(lǐng)域中應(yīng)用的高分子材料如下所示：,機(jī)械零件：尼龍，PET或PBT，ABS, HIPS，聚甲醛，聚碳酸酯，氟塑料，酚醛樹脂，聚苯醚，聚苯硫醚，聚醚醚酮，聚酰亞胺，高密度聚乙烯（小負(fù)荷），聚丙烯（小負(fù)荷），,絕緣材料： 聚乙烯，聚丙烯，EVA

4、， PET, 環(huán)氧樹脂，聚酰亞胺聚氯乙稀。,電子電器配件：PE, PP, SAN, MBS, PF, 氨基樹脂，環(huán)氧樹脂，不飽和聚酯，PET,PBT, 聚甲醛，聚酰亞胺，聚苯醚，聚砜,家電和設(shè)備外殼：聚丙烯，高沖聚苯乙烯,ABS, SAN, 聚苯乙烯，聚氨酯,汽車配件：聚丙烯，PET, 尼龍，聚甲醛，ABS, PC，SMC,光學(xué)產(chǎn)品：聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酸酯類，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚乙烯醇縮丁醛，PET,容器：聚乙烯，聚丙烯，PET

5、, 聚甲醛（壓力容器）環(huán)氧樹脂（壓力容器）,文具、辦公及日常用品：聚乙烯，聚丙烯，ABS, HIPS, PET, PU,SAN, MBS, 尼龍，酚醛塑料，氨基塑料，聚甲基丙烯酸甲酯,第二節(jié)：燃燒試驗(yàn),一、試驗(yàn)方法,觀察的主要現(xiàn)象：（1）是否燃燒，（2）是否能夠自熄（3）火焰的顏色和性質(zhì)如是否有煙或者是否濺射（4）樣品是否變形、龜裂、熔融、滴落以及滴落物是否繼續(xù)燃燒等,二、初步鑒別不燃材料：含氟、含硅的高分子以及熱固性高分子材

6、料和少數(shù)芳香環(huán)含量很高的高分子材料；難燃和自熄的：含氯高分子如聚氯乙稀，含氮高分子以及含有阻燃劑的高分子材料易燃高分子：主要以碳?xì)錇橹鞯母叻肿硬牧?發(fā)煙規(guī)律：苯環(huán)的含量與苯環(huán)的位置結(jié)焦傾向：與碳所在的基團(tuán)有關(guān)火焰顏色：與元素有關(guān)，只含碳?xì)涞母叻肿踊鹧鏋辄S色，含氧的高分子材料火焰帶藍(lán)色，含氯的高分子材料火焰為綠色燃燒激烈的高分子材料的火焰看上去象白色。氣味：氣味產(chǎn)生于高分子裂解而產(chǎn)生的小分子,高分子材料在火焰中的行為,（三）氧指

7、數(shù),第三節(jié)：干餾,一、試驗(yàn)方法干餾試驗(yàn)是檢驗(yàn)材料在不與火焰直接接觸的情況下加熱時(shí)所發(fā)生的反應(yīng)。在加熱的情況下讓聚合物發(fā)生分解，再利用化學(xué)方法檢驗(yàn)分解產(chǎn)物中所含有的成分。,干餾時(shí)注意觀察下列現(xiàn)象：（1）加熱時(shí)試樣是否變形？是否熔化？熔體能否自由流動(dòng)？最終形態(tài)如何？（2）氣體的顏色和氣味（3）氣體的酸堿性，試管內(nèi)是否有凝聚物？是否有沉淀生成,二、鑒別表,第四節(jié) 密度密度測定只能作為聚合物鑒定的一種參考手段，因?yàn)楦鞣N添加劑和加工引起

8、的缺陷都會(huì)影響聚合物的密度。但是由于密度測定比較容易，它因此成為縮小聚合物品種判別范圍的一種重要方法。,一、密度測定方法（1）比重瓶法（2）等密度法,二、高分子材料的密度,第五節(jié)：聚合物的溶解性利用溶解性來鑒別聚合物是聚合物鑒別聚合物的傳統(tǒng)方法。但是其利用價(jià)值是很有限的。因?yàn)榫酆衔锏娜芙庑圆粌H與結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與分子量和結(jié)晶度有關(guān)。,高分子材料的溶解性,第六節(jié) 折射率,一、測定方法,阿貝折射儀測定高分子材料的折射率是基于全內(nèi)反射原理

9、。在標(biāo)準(zhǔn)棱鏡上放置待測固體，單色光在掠射情況下射入與固體接觸的棱鏡上面的鏡面，經(jīng)過折射后，光線穿出棱鏡后產(chǎn)生一個(gè)偏向角?。 假設(shè)待測固體的折射率為n’,要求n’要小于棱鏡的折射率n。根據(jù)折射定律，當(dāng)光線經(jīng)過A點(diǎn)掠射入棱鏡時(shí)，有： n’＝n?sin?,?為臨界折射角。同樣對(duì)于B點(diǎn)，n?sin(90-?)=sin? 或者n?con?=sin?,為了在被測物體和棱鏡之間有良好的接觸，應(yīng)在被測物體與棱鏡之間，加一小滴接觸液

10、。接觸液的折射率也應(yīng)該比被測物的折射率大。但是又要比棱鏡的折射率小。同時(shí)接觸液必須對(duì)被測材料沒有侵蝕和溶脹作用。,第七節(jié) 熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)法,熔點(diǎn)是高分子材料重要的物理參數(shù)，對(duì)鑒別聚合物有著非常重要的意義。對(duì)于無定形高分子材料，可測定其軟化點(diǎn)或者玻璃化溫度。但是對(duì)于熱固性材料，就沒有熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)，并且對(duì)于大部分的高分子材料，熔點(diǎn)或者軟化點(diǎn)的測定的靈敏度總不如低分子化合物。,熔點(diǎn)測定方法1、簡易方法2、熔點(diǎn)顯微鏡法3、DSC法,第八節(jié)

11、 顯色試驗(yàn),一、李柏曼－斯托希－莫洛夫斯基顯色試驗(yàn),取幾毫克的試樣放在試管中，令其溶于2ml的熱乙酐中，待冷卻后加入3滴50%的硫酸。立刻觀察顏色變化。10分鐘后以及用水浴加熱至約100℃（比沸點(diǎn)略低），再次觀察顏色變化。試劑的濃度和溫度必須穩(wěn)定，否則，同一種聚合物會(huì)得到不同的顏色。這個(gè)顯色反應(yīng)并不是非常特征的，而且有時(shí)候是不可重現(xiàn)的。但是作為旁證是有用的。,對(duì)該試劑無顯色反應(yīng)的聚合物有：纖維素酯類，脲醛樹脂，蜜胺樹脂，聚烯烴，聚四氟

12、乙烯，據(jù)三氟氯乙烯，聚丙烯酸酯類，聚甲基丙烯酸酯類，聚丙烯腈，聚苯乙烯，聚氯乙稀，氯化聚氯乙稀，聚偏氯乙烯，氯化聚乙烯，飽和聚酯，聚碳酸酯，聚甲醛，尼龍等。,二、對(duì)二甲胺基苯甲醛顯色反應(yīng),在試管中裂解5毫克試樣，冷卻后滴加1毫升濃鹽酸，再加10滴1%的對(duì)二甲胺基苯甲醛的甲醇溶液，放置片刻，再加入0.5毫升濃鹽酸，最后用水稀釋，觀察整個(gè)過程的顏色變化。,三、吡啶顯色試驗(yàn)鑒別含氯高分子,1、與冷吡啶的顯色反應(yīng)取少許無增塑劑的樣品，加入1

13、毫升吡啶，放置幾分鐘后加入2至3滴5%的氫氧化鈉的甲醇溶液，立刻觀察產(chǎn)生的顏色，過5分鐘和1小時(shí)后分別記錄顏色。,2、與沸騰的吡啶的顯色反應(yīng),取少許無增塑劑的樣品，加入約1毫升的吡啶煮沸，將溶液分成兩分，第一部分重新煮沸，小心加入兩滴5%的氫氧化鈉的甲醇溶液。分別記錄立刻觀察到的顏色和5分鐘后的顏色變化。第二部分在冷卻后小心加入兩滴5%的氫氧化鈉的甲醇溶液，分別記錄立刻觀察和5分鐘后的顏色變化。,四、一氯和二氯醋酸鑒別單烯類高分子取少

14、量試樣，加入5毫升二氯醋酸或熔化的一氯醋酸。加熱至沸騰1至2分鐘，觀察顏色變化。,五、鉻變酸顯色試驗(yàn)鑒別含甲醛的高分子,當(dāng)甲醛和鉻變酸（1，8－二羥萘－3，6二磺酸）的濃硫酸溶液一起加熱時(shí)，即呈現(xiàn)紫色。取少量試樣置于試管中，加入2ml濃硫酸和少量的鉻變酸，在60－70℃下加熱10分鐘，靜置1小時(shí)后觀察顏色。如果出現(xiàn)深紫色，即表示有甲醛。該反應(yīng)的靈敏度很高，可以檢測到0.03?g。,六、吉布斯靛酚顯色試驗(yàn)鑒別含酚高分子,在試管中將少許試樣