測定高聚物結(jié)晶速率的方法(測定聚合物結(jié)晶度的方法有幾種簡述其基本原理和實(shí)驗應(yīng)注意的問題)

1.測定聚合物結(jié)晶度的方法有幾種簡述其基本原理和實(shí)驗應(yīng)注意的問題

結(jié)晶度的測定及原理 1. X射線衍射法測結(jié)晶度 此法測得的是總散射強(qiáng)度，它是整個空間物質(zhì)散射強(qiáng)度之和，只與初級射線的強(qiáng)度、化學(xué)結(jié)構(gòu)、參加衍射的總電子數(shù)即質(zhì)量多少有關(guān)，而與樣品的序態(tài)無關(guān)。

因此如果能夠從衍射圖上將結(jié)晶散射和非結(jié)晶散射分開的話，則結(jié)晶度即是結(jié)晶部分散射對散射總強(qiáng)度之比。 2. 密度法測定結(jié)晶度 假定在結(jié)晶聚合物中，結(jié)晶部分和非結(jié)晶部分并存。

如果能夠測得完全結(jié)晶聚合物的密度（ρc）和完全非結(jié)晶聚合物的密度，則試樣的結(jié)晶度可按兩部分共存的模型來求得。 3. 紅外光譜法測結(jié)晶度 人們發(fā)現(xiàn)在結(jié)晶聚合物的紅外光譜圖上具有特定的結(jié)晶敏感吸收帶，簡稱晶帶，而且它的強(qiáng)度還與結(jié)晶度有關(guān)，即結(jié)晶度增大晶帶強(qiáng)度增大，反之如果非結(jié)晶部分增加，則無定形吸收帶增強(qiáng)，利用這個晶帶可以測定結(jié)晶聚合物的結(jié)晶度。

4. 差示掃描量熱法（DSC法）測結(jié)晶度 這是根據(jù)結(jié)晶聚合物在熔融過程中的熱效應(yīng)去求得結(jié)晶度的方法。 5. 核磁共振（NMR）吸收方法測結(jié)晶度 如果不僅使結(jié)晶部分而且使無定形部分的鏈段運(yùn)動也處于停滯狀態(tài)，在此低溫下聚乙烯的NMR吸收曲線是單一的幅度較寬的峰，如果溫度增高接近熔點(diǎn)，吸收曲線變成單一的幅度較窄的峰。

在一般的溫度范圍內(nèi)則是相當(dāng)于結(jié)晶區(qū)寬幅部分和相當(dāng)于非結(jié)晶區(qū)尖銳部分（這和液體的情況相同）相重疊的曲線。

2.如何測定聚合物玻璃化溫度

測定聚合物玻璃化溫度的方法主要有以下幾種：

1.膨脹計法

在膨脹計內(nèi)裝入適量的受測聚合物，通過抽真空的方法在負(fù)壓下將對受測聚合物沒有溶解作用的惰性液體充入膨脹計內(nèi)，然后在油浴中以一定的升溫速率對膨脹計加熱，記錄惰性液體柱高度隨溫度的變化。由于高分子聚合物在玻璃化溫度前后體積的突變，因此惰性液體柱高度-溫度曲線上對應(yīng)有折點(diǎn)。折點(diǎn)對應(yīng)的溫度即為受測聚合物的玻璃化溫度。

2.折光率法

利用高分子聚合物在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度前后折光率的變化，找出導(dǎo)致這種變化的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

3.熱機(jī)械法（溫度-變形法）

在加熱爐或環(huán)境箱內(nèi)對高分子聚合物的試樣施加恒定載荷；記錄不同溫度下的溫度-變形曲線。類似于膨脹計法，找出曲線上的折點(diǎn)所對應(yīng)的溫度，即為：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

4.DTA法（DSC）

目前用于玻璃化溫度測定的熱分析方法主要為差熱分析（DTA和差示掃描量熱分析法（DSC）。以DSC為例，當(dāng)溫度逐漸升高，通過高分子聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，聚合物分子鏈內(nèi)的鏈段開始運(yùn)動，在DSC曲線上，表現(xiàn)為基線出現(xiàn)特征的臺階狀突變，根據(jù)這一突變可以計算出Tg來。

5.動態(tài)力學(xué)性能分析（DMA）法

高分子材料的動態(tài)性能分析（DMA）通過在受測高分子聚合物上施加正弦交變載荷獲取聚合物材料的動態(tài)力學(xué)響應(yīng)。這種動態(tài)力學(xué)響應(yīng)可以用三種變量表示：與彈性性質(zhì)的儲能模量，對應(yīng)于粘彈性的損耗模量，以及由于相位角差δ的存在，外部載荷在對粘彈性材料加載時出現(xiàn)能量的損耗，即阻尼系數(shù)。

當(dāng)溫度由低向高發(fā)展并通過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，材料內(nèi)部高分子的結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生變化，與分子結(jié)構(gòu)形態(tài)相關(guān)的粘彈性隨之的變化。這一變化同時反映在儲能模量，損耗模量和阻尼系數(shù)上。它們的峰值對應(yīng)著材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。相應(yīng)的溫度即為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。

6.核磁共振法（NMR）

溫度升高后，分子運(yùn)動加快，質(zhì)子環(huán)境被平均化（處于高能量的帶磁矩質(zhì)子與處于低能量的的帶磁矩質(zhì)子在數(shù)量上開始接近；N-/N+=exp(-E/kT)），共振譜線變窄。到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，Tg時譜線的寬度有很大的改變。利用這一現(xiàn)象，可以用核磁共振儀，通過分析其譜線的方法獲取高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

3.如何制備密度梯度管,如何用密度法測定高聚物的結(jié)晶度

密度梯度法是測定聚合物密度的方法之一。

聚合物的密度是聚合物的重要參數(shù)。對于無規(guī)則外性的聚合物材料，密度梯度法是測定其密度的最簡單有效方法。

而對于結(jié)晶性聚合物，其晶區(qū)的密度與非晶區(qū)的密度是不同的，一般晶區(qū)的密度大于非晶區(qū)的密度；對于一給定的聚合物，其在100%完全結(jié)晶的情況下密度最高，而100%非晶的情況下其密度最低。由于一般情況下結(jié)晶性聚合物并不是100%完全結(jié)晶的，也就是說聚合物中存在結(jié)晶區(qū)域和非晶區(qū)域，因此根據(jù)結(jié)晶聚合物的密度值可以定性或定量的計算該聚合物的結(jié)晶度。

另外，通過對聚合物結(jié)晶過程中密度變化的測定，還可研究其結(jié)晶速率。所謂聚合物結(jié)晶度就是聚合物結(jié)晶的程度，就是結(jié)晶部分的重量或體積對全體重量或體積的百分?jǐn)?shù)。

結(jié)晶聚合物的物理和機(jī)械性能、電性能、光性能在相當(dāng)?shù)某潭壬鲜芙Y(jié)晶程度的影響。由于結(jié)晶作用使大分子鏈段排列規(guī)整，分子間作用力增強(qiáng)，因而使制品的密度、剛度、拉伸強(qiáng)度、硬度、耐熱性、抗溶性、氣密性和耐化學(xué)腐蝕性等性能提高，而依賴于鏈段運(yùn)動的有關(guān)性能，如彈性、斷裂伸長率、沖擊強(qiáng)度則有所下降。

因此聚合物結(jié)晶度的測量對研究聚合物的物理性能和加工條件、過程對性能的影響有重要的意義。