高分子材料表征第一章

1、高分子材料表征第一章第1页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第一章 绪论第2页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四1、表征的定义：通过一定的分析方法将未知结构变成已知结构；2、表征的应用： 科学研究中对聚合物产物结构的确认； 在生产过程中对产品质量的监测； 分析和研究未知产品的结构。第3页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四一、高分子表征技术研究的内容1、高分子材料的定性分析2、高分子材料的结构测定3、高分子材料的定量分析第4页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四二、高分子材料的主要表征方法第5页，共92页，20

2、22年，5月20日，17点13分，星期四1、简单的经验判断： 根据聚合物的性质如外观、强度和应用领域等判断聚合物种类第6页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四2、化学分析：采用化学分析的方法如酸碱滴定、元素特有的化学反应对聚合物种类和结构作出定性或定量的分析第7页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四3、仪器分析：采用现代分析设备，根据聚合物中的某些官能团在一定条件下所作出的响应来判断聚合物中官能团的结构和数量。常用的仪器分析方法有红外光谱、紫外光谱、激光拉曼光谱、核磁共振、X射线等。第8页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第一篇：高

3、分子材料的化学分析第9页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第一章：简单定性分析第10页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四、外观：透明性， 颜色第11页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四一）高分子材料的外观无色透明（或半透明）聚乙烯，聚丙烯，聚1丁烯，聚4甲基1戊烯聚苯乙烯，MBS, SAN,全氟聚丙烯，聚苯醚，尼龙，PET, PBT, 醋酸丙酸纤维素白色ABS,聚氯乙稀，聚乙烯醇，聚甲醛，聚乙二醇，醋酸纤维素，聚苯硫醚，脲醛或蜜胺模塑粉有色聚乙烯基咔唑（棕色透明颗粒），萜烯树脂（黄色）聚碳酸酯（无色透明或者浅黄色），聚酰亚胺，酚

4、醛塑料第12页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四（二）、塑料制品的外形1、塑料薄膜2、塑料板材3、管材4、泡沫塑料第13页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四（三）、手感与机械性能 表面硬度 刚性 力学性能第14页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四二、 高分子材料的用途每一种高分子材料都有其主要的应用领域。而在每一个特定的领域中应用的高分子材料的种类是非常有限的。几个主要领域中应用的高分子材料如下所示： 第15页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四机械零件：尼龙，PET或PBT，ABS, HIPS，聚甲醛，聚碳

5、酸酯，氟塑料，酚醛树脂，聚苯醚，聚苯硫醚，聚醚醚酮，聚酰亚胺，高密度聚乙烯（小负荷），聚丙烯（小负荷），第16页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四绝缘材料： 聚乙烯，聚丙烯，EVA， PET, 环氧树脂，聚酰亚胺聚氯乙稀。第17页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四电子电器配件：PE, PP, SAN, MBS, PF, 氨基树脂，环氧树脂，不饱和聚酯，PET,PBT, 聚甲醛，聚酰亚胺，聚苯醚，聚砜第18页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四家电和设备外壳：聚丙烯，高冲聚苯乙烯,ABS, SAN, 聚苯乙烯，聚氨酯第19页，共92

6、页，2022年，5月20日，17点13分，星期四汽车配件：聚丙烯，PET, 尼龙，聚甲醛，ABS, PC，SMC第20页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四光学产品：聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酸酯类，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚乙烯醇缩丁醛，PET第21页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四容器：聚乙烯，聚丙烯，PET, 聚甲醛（压力容器）环氧树脂（压力容器）第22页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四文具、办公及日常用品：聚乙烯，聚丙烯，ABS, HIPS, PET, PU,SAN, MBS, 尼龙，酚醛塑料，氨基塑料，聚甲基丙烯酸甲酯第2

7、3页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第二节：燃烧试验一、试验方法第24页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四观察的主要现象：（1）是否燃烧，（2）是否能够自熄（3）火焰的颜色和性质如是否有烟或者是否溅射（4）样品是否变形、龟裂、熔融、滴落以及滴落物是否继续燃烧等第25页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四二、初步鉴别不燃材料：含氟、含硅的高分子以及热固性高分子材料和少数芳香环含量很高的高分子材料；难燃和自熄的：含氯高分子如聚氯乙稀，含氮高分子以及含有阻燃剂的高分子材料易燃高分子：主要以碳氢为主的高分子材料第26页，共92页，202

8、2年，5月20日，17点13分，星期四发烟规律：苯环的含量与苯环的位置结焦倾向：与碳所在的基团有关火焰颜色：与元素有关，只含碳氢的高分子火焰为黄色，含氧的高分子材料火焰带蓝色，含氯的高分子材料火焰为绿色燃烧激烈的高分子材料的火焰看上去象白色。气味：气味产生于高分子裂解而产生的小分子第27页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第28页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四高分子材料在火焰中的行为可燃性试样变化火焰外观气味高分子材料不燃不变或慢慢碳化在红热时发出刺激性气味聚四氟乙烯软化同上聚三氟氯乙烯第29页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星

9、期四难燃在强火焰中膨胀亮黄或白色几乎无味硅树脂外形不变或膨胀碳化亮黄色有烟苯酚，甲醛味酚醛树脂燃烧部发白，慢慢碳化微黄色带绿边甲醛味，氨味氨基树脂第30页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四在火焰上燃烧，离火熄灭先软化，后分解为棕黑色黄橙色带绿底，白烟强辛辣味聚氯乙稀，氯丁橡胶同上黄橙色，喷溅绿色火星同上聚偏二氯乙烯软化，黄色带绿边同上氯醋共聚软化，不滴落黄橙色带蓝绿边同上氯乙烯丙烯腈共聚物第31页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四在火焰中燃烧，离火熄灭，中等燃烧速度熔融下滴，然后分解，样品靠近火焰时起泡熔融成清液可抽丝，膨胀龟裂，逐渐分解碳化黄橙色带

10、蓝边，黄色，明亮，灰烟烧毛发味，或烧新鲜芹菜味尼龙，酪脘甲醛树脂第32页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四在火中燃烧，离火后继续燃烧不易点燃熔融下滴，可抽丝暗黄橙色，有烟炱花香般微甜气味PET明亮的黄色氰化物味或烧木材味聚丙烯腈及其共聚物熔融下滴暗蓝色带黄边腐臭的奶油气味聚乙烯醇缩丁醛熔融不滴落暗蓝色带紫色醋酸味聚乙烯醇缩乙醛同上黄白色略带甜味聚乙烯醇缩甲醛第33页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四比较容易点燃，离火后继续燃烧熔融下滴，滴落物继续燃烧清亮的黄色带蓝底熄灭的蜡烛味聚乙烯同上清亮的黄色带蓝色调热润滑油味聚丙烯，乙烯丙烯共聚物不熔融，不滴落

11、黄色，明亮有烟炱刺激性气味，略带花香味不饱和聚酯同上黄色有黑烟类似苯酚味环氧树脂软化变黑黄色明亮带浓烟微甜的金盏花香味聚苯乙烯及与丁二烯共聚物软化明亮带浓烟微甜的花香味聚甲基苯乙烯第34页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四（三）氧指数第35页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第36页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第三节：干馏一、试验方法干馏试验是检验材料在不与火焰直接接触的情况下加热时所发生的反应。在加热的情况下让聚合物发生分解，再利用化学方法检验分解产物中所含有的成分。第37页，共92页，2022年，5月20日，17点13

12、分，星期四干馏时注意观察下列现象：（1）加热时试样是否变形？是否熔化？熔体能否自由流动？最终形态如何？（2）气体的颜色和气味（3）气体的酸碱性，试管内是否有凝聚物？是否有沉淀生成第38页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四二、鉴别表第39页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第40页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第41页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第四节 密度密度测定只能作为聚合物鉴定的一种参考手段，因为各种添加剂和加工引起的缺陷都会影响聚合物的密度。但是由于密度测定比较容易，它因此成为缩小聚合物品种

13、判别范围的一种重要方法。第42页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四一、密度测定方法（1）比重瓶法（2）等密度法第43页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四二、高分子材料的密度第44页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第45页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第46页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第47页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第五节：聚合物的溶解性利用溶解性来鉴别聚合物是聚合物鉴别聚合物的传统方法。但是其利用价值是很有限的。因为聚合物的溶解性不仅与结构

14、有关，而且与分子量和结晶度有关。第48页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四 高分子材料的溶解性第49页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第50页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第51页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第52页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第53页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第54页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第55页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第56页，共92页，2022年，5月

15、20日，17点13分，星期四第57页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第六节 折射率第58页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四一、测定方法第59页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四 阿贝折射仪测定高分子材料的折射率是基于全内反射原理。在标准棱镜上放置待测固体，单色光在掠射情况下射入与固体接触的棱镜上面的镜面，经过折射后，光线穿出棱镜后产生一个偏向角。 假设待测固体的折射率为n,要求n要小于棱镜的折射率n。根据折射定律，当光线经过A点掠射入棱镜时，有： nnsin第60页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四为临

16、界折射角。同样对于B点，nsin(90-)=sin 或者ncon=sin第61页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四为了在被测物体和棱镜之间有良好的接触，应在被测物体与棱镜之间，加一小滴接触液。接触液的折射率也应该比被测物的折射率大。但是又要比棱镜的折射率小。同时接触液必须对被测材料没有侵蚀和溶胀作用。第62页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第63页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第64页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第七节 熔点或软化点法第65页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期

17、四熔点是高分子材料重要的物理参数，对鉴别聚合物有着非常重要的意义。对于无定形高分子材料，可测定其软化点或者玻璃化温度。但是对于热固性材料，就没有熔点或软化点，并且对于大部分的高分子材料，熔点或者软化点的测定的灵敏度总不如低分子化合物。第66页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四熔点测定方法1、简易方法2、熔点显微镜法3、DSC法第67页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第68页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第八节 显色试验第69页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四一、李柏曼斯托希莫洛夫斯基显色试验第70页

18、，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四取几毫克的试样放在试管中，令其溶于2ml的热乙酐中，待冷却后加入3滴50%的硫酸。立刻观察颜色变化。10分钟后以及用水浴加热至约100（比沸点略低），再次观察颜色变化。试剂的浓度和温度必须稳定，否则，同一种聚合物会得到不同的颜色。这个显色反应并不是非常特征的，而且有时候是不可重现的。但是作为旁证是有用的。第71页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四对该试剂无显色反应的聚合物有：纤维素酯类，脲醛树脂，蜜胺树脂，聚烯烃，聚四氟乙烯，据三氟氯乙烯，聚丙烯酸酯类，聚甲基丙烯酸酯类，聚丙烯腈，聚苯乙烯，聚氯乙稀，氯化聚氯乙稀，聚

19、偏氯乙烯，氯化聚乙烯，饱和聚酯，聚碳酸酯，聚甲醛，尼龙等。第72页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第73页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四二、对二甲胺基苯甲醛显色反应第74页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四在试管中裂解5毫克试样，冷却后滴加1毫升浓盐酸，再加10滴1%的对二甲胺基苯甲醛的甲醇溶液，放置片刻，再加入0.5毫升浓盐酸，最后用水稀释，观察整个过程的颜色变化。第75页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第76页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四三、吡啶显色试验鉴别含氯高分子

20、第77页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四1、与冷吡啶的显色反应取少许无增塑剂的样品，加入1毫升吡啶，放置几分钟后加入2至3滴5%的氢氧化钠的甲醇溶液，立刻观察产生的颜色，过5分钟和1小时后分别记录颜色。第78页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四第79页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四2、与沸腾的吡啶的显色反应第80页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星期四取少许无增塑剂的样品，加入约1毫升的吡啶煮沸，将溶液分成两分，第一部分重新煮沸，小心加入两滴5%的氢氧化钠的甲醇溶液。分别记录立刻观察到的颜色和5分钟后的颜色变化。第二部分在冷却后小心加入两滴5%的氢氧化钠的甲醇溶液，分别记录立刻观察和5分钟后的颜色变化。第81页，共92页，2022年，5月20日，17点13分，星