高分子物理实验

《高分子物理》实验指导

实验一粘度法测定聚合物的分子量

粘度法是测定聚合物分子量的相对方法，此法设备简单，操作方便，且具有较好的精确度，因而在聚合物的生产和研究中得到十分广泛的应用。本实验是采用乌氏粘度计，用一点法测定苯酚—四氯乙烷溶液中涤纶树脂的分子量。

一．目的要求：

通过本实验要求掌握粘度法测定高聚物分子量的基本原理、操作技术和数据处理方法。

二．基本原理

根据马克—哈温克经验公式：

[η]=K Mηα（1）

若特性粘度[η]，常数K及α值已知，便可利用上式求出聚合物的粘均分子量M η。K、α是与聚合物、溶剂及溶液温度等有关的常数，它们可以从手册中查到。[η]值即用本实验方法求得。

由经验公式：

ηSP/C =[η] +kˊ[η]2C （2）

和 lnηr/ C =[η] -β[η]2 C （3）Array可知：溶液的浓度C与溶液的比浓粘度η

/C或与溶液的比浓对数粘度lnηr/C成直线

SP

关系（如图1），在给定体系中Kˊ和β均为

常数，这样以ηSP/C对C或以lnηr /C对C作

图并将其直线外推至C=0处，其截距均为

[η]。所以[η]被定义为溶液浓度趋近于零时

的比浓粘度或比浓对数粘度。

式（3）中ηr称为相对粘度，即为在同

温度下溶液的绝对粘度η与溶剂的绝对粘度

η0之比：

ηr = η /η0

（4）

分别为t和t0;且t0大于100秒时，则

ηr= t / t0 （5）

式（2）中ηsp称为增比粘度，它被定义为加入高聚物溶质后引起溶剂粘度增加的百分数，即：

ηsp =（η—η0）/η0 =ηr— 1 （6）

这样，只需测定不同浓度的溶液流经同一毛细管的同一高度时所需的时间t及纯溶剂的流经时间t0，便可求得各浓度所对应的ηr值进而求得各ηsp，ηsp/C及lnηr/C 值，最后通过作图得到[η]值，这种方法称为外推法。

在许多情况下，由于试样量少或要测定大量同品种的试样，为了简化操作，对于

多数线型柔性高分子溶液均符合Kˊ≈1/3；Kˊ+β=1/2，则再将（2）、（3）两式联

图2 乌式粘度计 立可得式：

[η] = [2（ηsp —ln ηr ）]1/2 / C （7）

由方程（2）又可简单推导出：

[η] =[（1+4K ˊηsp ）1/2-1] /2 K ˊC （8）

所以只要知道一个浓度下的ηr 值，便可通过（7）式求出[η]；若还知道溶液的K ˊ值，便可通过（8）式求得[η]。此外，根据一定条件还可导出另一些直接计算[η]的公式，以上这种测定[η]的方法称为一点法。本实验就是利用一点法来测涤纶树脂的分子量。

三.实验装置：

恒温玻璃水浴一套（包括电加热器、电动搅拌器、温度计、感温元件和温度控制

仪）。

三管粘度计（乌式） 一支 秒 表 一块 洗 耳 球 一个

250ml 三角烧瓶 一个 砂芯漏斗 （40 ml ） 一个

四.实验步骤: 1.试样准备:

取清洁的涤纶树脂试样,用干净的剪刀剪成小粒,准确称取0.1000克于干净的50毫升容量瓶中,用移液管准确移取20毫升苯酚—四氯乙烷混合溶剂,在约80℃的磁力搅拌器上加热溶解至透明,取下冷却至室温。 2.温度调节:

仪器安装并检查无误后，接通电源，开动搅拌器，加热水浴，使其温度控制 在25±0.1℃，为使恒温水槽能有效地控制温度，粘度计要放在离搅拌器较远的地方，这样温度波动对粘度计的影响较小。

3.测定流出时间：

将洗净烘干的乌氏粘度计（图2）垂直放在恒温水浴中，使G 球完全浸没在水面下，由A 管用G 2耐酸度漏斗过滤10~15毫升苯酚—四氯乙烷混合溶剂于粘度计中，恒温10分钟左右，B 、C 两管各套一胶管，用吸球从B 管的胶管将溶剂吸至G 球一半，取下吸液球，开启C 管，使空气进入D 球，以秒表记录溶剂流经a 、b 刻线间的时间，重复三次，其误差不得超过0.2秒，取平均值为溶剂的流出时间t 0，倒去溶剂。 用漏斗将已配好的试液过滤一半于粘度计

内，用吸液球抽吸到G 球2~3次后将溶液倒

掉，剩下一半于粘度计中，测定其流出时间，

重复三次取平均时间t 。

六.计算

1、ηsp的计算：

根据所测的t和t0数据由公式ηr=t/t0计算ηr，再由公式ηsp=ηr—1计算出ηsp。

2、[η]的计算：

可查得涤纶的苯酚—四氯乙烷溶液，在25℃时，Kˊ=0.35代入式（8）可得公式：

[η]=[（1+1.4ηsp）1/2—1] /0.7C （9）

式中C为每100毫升溶液中所含试样之克数。将ηsp之值代入公式（9）便得[η]之值。

3、Mη计算：

由表可查得1:1苯酚—四氯乙烷涤纶溶液在25℃时，α=0.82，K=2.1×10-4，将α，K之值代入式（1）便可得：

Mη=（[η] /2.1×10-4）0.82（10）

试样的粘均分子量便可由式（10）求得。

七.讨论与思考：

1.乌式粘度计与奥氏粘度计比较有些什么优点?

2.为什么在配制试样溶液时需用移液管正确量取混合溶剂于锥形瓶中，而将溶剂或溶液倒入粘度计中时不需正确量取?

3.在本实验中影响数据正确性的关键是什么?

实验二高聚物熔融指数的测定

一.实验目的：

1.了解熔体流动速率仪的构造及使用方法。

2.了解热塑性高聚物的流变性能在理论研究和生产实践上的意义。

二.实验原理

所谓熔融指数（MI）是指热塑性塑料等热塑性材料在一定的温度，一定的压力下，熔体在10分钟内通过标准毛细管的重量，用克/10分钟表示。以用来区别各种塑

图1 μPXRZ—400C 熔体流动速率仪

性材料在熔融状态下的流动性能，用以指导热塑性高聚物材料的合成及加工等工作。一般来说，熔融指数较大的热塑性高聚物，其加工性能较好。

三.仪器构造（μPXRZ—400C）型

熔体流动速率仪是用来表征各种高聚物在粘流态时流动性能的仪器。熔体流动速率仪由：主机、温度测量系统、温度控制系统、取样控制系统、自动测量系统、自动打印系统、负荷提升装置七大部分组成。

1.主机（挤出系统）

主机是该仪器的中心也称挤出系统，它是由炉体、料筒、活塞、口模、砝码等部件构成：

（1）炉体—由黄铜制成，外层配以电加热器，内部装有热敏电阻感温元件。炉体内配装料筒。

（2）料筒—是该仪器的关键部件之一，其加工精度和使用维护质量好坏直接影响测试结果。为此在使用中要将此件保护好，以防碰伤或划伤内孔破坏光洁度。料筒长度为160mm，内径为Φ9.55+0.02mm。

（3）活塞—采用耐腐蚀不锈钢材料制成，杆长210 mm，直径Φ9±0.02 ，活塞重量为106g，此重量加上砝码重量，等于实际的负荷重量，活塞杆的上端刻有相距30mm的两个刻线环为试样切割的起止线。

（4）口模—是用碳化钨材料制成，与料筒成间隙配合，外径为Φ9.55-(0.03-0.06)，内径分别有Φ2.095±0.005mm和Φ1.18±0.01mm两种.高度为8±0.025mm，口模内径大小直接影响测试精度，为此要经常用专用塞规检测口模内径尺寸。

（5）负荷（砝码）—负荷是砝码与活塞重量之和，精度为±0.5%。本仪器技术条件规定配有九种质量的砝码，使用时将选定的砝码放置在砝码托盘上，在升降装置的控制下，砝码随托盘升降。砝码中有一个基础砝码，与活塞杆相配，形成对物料的压力。砝码质量及标记见表：

负荷的组成：共有九种负荷选用，其选用组合见下表

.

导向套的作用是防止活塞在试验过程中如产生摆动时而改变试验力则影响测试精度，为此在试验时必须先将导向套套在活塞杆上，然后一起插入料筒中。

（7）拉板

拉板由不锈钢板制成，与炉体手柄相联，将拉板向外拉出时，可装卸口模，将拉板向里推到底后，拉板可将口模挡住，且刮刀可转动不受拉板阻碍，但试料样条却可通过口模内孔流出。

（8）炉体支架

炉体支架是铸铝槽体，槽内是砝码提升控制系统，槽外正面装载炉体。

2.温度测量

本仪器采用精密直读式数字温度计，自动测量温度，它可以直接准确地显示料筒内的任意实际温度值，测量范围0—400℃，测量精度±0.2℃，分辨率为0.1℃。它是由分度号为Pt100的铂电阻作为测量温度的传感元件，在温度改变时引起铂电阻阻值变化，然后转换成直流电压变化，经过线性化处理后，送到数字电压表显示出实际的温度值。

因测温铂电阻的位置与料筒中心有一定距离，两孔内的温度必然有差异，为了使数字温度计显示的温度等于料筒中的实际温度，在测温系统设置了“内标准”调解机构，在出厂前每台仪器经过严格测试后，得出内标准值，将此数值填在“内标准”格内。

本台仪器得标准值为：

准按钮（开关）和调内标准电位器（在孔内）。仪器通电1小时后，按内标准按钮，数字表显示的数值，即为当时的内标准值，如果此时显示的数值与“内标准”的数值不符，可用小改锥伸进调内标准孔内，进行适当调节，直到显示值与给定的“内标准”值一致为止。但误差为正负1个字是允许的。

3．温度控制系统

温度控制是由实测的温度经过数字温度计转换为﹠CD码输入到计算机，与温度设定值进行比较，经过中央处理器（CPU）运算和判断后，计算出调节量来控制可控硅的导通角，从而控制炉体的加热功率，实现自动控温目的，由于该电路采用了微型计算机系统，所以电路简单、操作方便、温度控制精度高、稳定可靠。温度设定值是通过数字拨盘来实现的，定值拨盘是由四位数值组成，即百位、十位、个位和十分位，设定范围为100.0（100℃）到400.0（400℃），当设定值大于400℃时，控温系统立即自动停止工作，输入设定值应注意。

4.取样系统

本仪器取样是采用步进电机带动切刀旋转来实现的，比用手旋转切刀速度快，准确，减少人为误差，提高了测试精度。

本仪器具有手控电机，时控电机，及自动测量三种工作方式

（1）手控方式—用秒表记时，按动电机开关控制取样时间，操作时注意按动电机开关闭合后，手要立即松开，不要保持。

（2）时控方式由控制箱面板上的取样时间选择拨盘选择取样时间(单位秒)并存入计算机中,经CTC计时,当达到输入的时间时,通过PIO给电机送一个操作开始启动信号,令电机旋转一周,完成一次切割动作。

取样时间选择拨盘是由4位数组成,最大范围为999.9秒,在操作时,首先按动电机控制按钮,使电机转动一次,这时系统开始计时,达到取样时间时电机旋转一次,但必须注意,在启动时,电机必须先转动一次,否则不会完成自动切割,当不需要切割时可再按一次电机控制开关,电机就立即停止工作。

（3）自动测量方式有定距离(即6.35mm和25.4mm)测时间和定时间测量距离二种方式,其工作原理见自动测量系统.。

5.自动测量系统

在实际应用中,较大流动速率的物料,用手动切割试样达到精确测量的目的就非常困难,甚至难以操作,由于在熔体流动速率的试验中活塞下降的位移量与挤出量成正比,因此可以通过在固定的时间内测量活塞下降的距离,或固定活塞下降距离对应的测量时间,通过传感器送进计算机进行计算流动速率,并通过打印机将其结果打印出来。这种自动测量和计算原理是:

由于 MFR =W/t ×600(g/10min)

式中：W：切取样条的平均重量（g）

t : 切取样条的时间间隔（S）

如果已知试样熔体密度为ρ（g/cm3）那么

W = V ·ρ

V为挤出试样的体积（cm3）可以通过测量活塞下降的位移量来求得即：V = L·A

L 在对应时间内活塞下降的位移量（cm）

A 活塞头的截面积（cm2）

A=πr2=（1/4）×0.9552·π=0.716cm2

因此MFR=(L/t)·ρ·A·600=(L/t)·ρ·429.6

上式中的429.6是一常数，ρ可以用下述方法求出，因定活塞的位移Lˊ（cm）称取活塞下降Lˊ（cm）时所挤出的试样的重量Wˊ并用下式计算。

ρ=Wˊ/LˊA(g/cm3)

ρ求出以后通过控制箱面板上的熔体密度拨盘将密度值置入计算机内。

注：此密度绝不是常温下测得物料的密度，而是物料在一定温度下熔融时的熔体密度，在使用时千万注意，否则因密度设置错误造成测试结果错误。

采用自动测量系统，可以消除人为操作的误差，特别是流动速率较大的情况下，可得到精确的结果。

6、自动打印系统

它是用LP-50型的直线电位器作为位移传感器，将位置（即电阻阻值）变化转换或直流电压变化，然后送到[cL7109]A/D模-数转换电路变成数字量送入计算机进行计算，并将其结果通过TPμp—16A微型打印机按规定的格式打印出来。

7、负荷提升系统

在大负荷实验当中，为了方便起见，本仪器设置了负荷提升系统。

采用手动提升装置，操作比较简单，只要把砝码托盘对准活塞杆，用手摇动手柄即可升降，砝码托盘可左右搬动，当作完试验需要清洗料筒时，可将砝码托盘摇起并搬向左侧。

其结构，由①托盘；②齿条；③齿轮；④蜗轮；⑤蜗杆；⑥转动手柄等组成。

四、测试方法及操作步骤

1、准备工作

（1）装取料筒

①取料筒，用大螺刀将料筒按图3所示，松开箭头方向旋转松开、将料筒的R弧对准炉体口部螺丝，见图4垂直轻轻地从底部往上推，直至取出，但不能用力过猛，或用力敲打，避免将料筒损坏。

②装入料筒时，也是将料筒的R弧对准炉体口部螺丝钉、垂直轻轻地送入炉膛，然后用螺丝刀按图4所示锁紧箭头方向旋转锁紧。

注意：当取热料筒时要带手套以防将手烫伤。

（2）装口模

将炉体的拉板沿水平方向向里推进，然后将口模用清洗口模棒轻轻放入料筒中。

（3）将活塞套上导向套一起放入料筒。

（4）接通本仪器电源，将温度定值拨盘拨到所需的温度值后，即开始升温，等数字温度表显示的温度到达所设定的温度值，再恒温30分钟，将内标准开关按进去，看温度显示数与说明书上给定的内标准值是否一致，不一致用小改锥调节一下。误差允许有±0.1℃。

（5）选择工作条件，设定工作方式：

①设定好取样方式，取样时间。

②自动测量时，需将负荷重量按说明书砝码选用组合表2编定的拨盘代号送入计算机。

（6）其它准备

①按所需的负荷重量选好砝码

②将料筒清洗棒，口模清洗棒，准备好。

③准备一副防热手套。（厚布手套即可）

④配备一台精度高于千分之一的精密天平和一台托盘小天平。

2、测试

（1）试料准备

试样（粒状、条状、片状、模压块等）在测试前根据塑料种类要求先作烘干处理。

（2）称料，根据试样的预计熔体流动速率按表3称取试样。

（3）有关塑料试验条件选择按表4序号选用。

聚乙烯1、2、3、4、6

聚甲醛3

聚苯乙醛5、7、11、13

ABS 7、9

聚丙烯 12、14

聚碳酸酯16

聚酰胺 10、15

丙烯酸酯8、11、13

纤维素酯2、3

注：共聚共混改性等类型的塑料可参照上述分类试验条件选用。

（4）装料

当温度稳定在设定值以下（一般恒温为30分钟后）将预热的活塞取出，把称好的试料用漏斗加入料筒内，并用活塞将料压实（以减少气泡）整个加料与压实过程须在1分钟内完成。

（5）取样

试样装入后用手或用小砝码加压，使活塞杆上的下环形标记（下刻线）在5分钟内（装料时间和恒温时间加在一起）降到离导向套上表面5~10mm处，然后加上选定的试验负荷，当下刻线进入料筒时，按已定好的取样方式进行切取试样。

在选自动测量方式时，先将位移传感器盒靠在炉体上、将A砝码上的引杆对准电位传感器上的压片，即可进行自动测量。再强调一次，采用自动测量时首先必须测量此料的熔融时的密度值。（不能采用常温下的密度值）两个密度值是不相同的，密度测完之后，再按此数值拨动密度盘将密度值送进计算机，再做第二遍打印出来的数据才是正确数值。

①手控取样方式：

将取样方式开关拨到手控档，然后同时按电机控制开关和电子秒表清零开关，切刀旋转一周切去已流出的试样，同时电子秒表开始计时，当电子秒表计时到您所需要的切割时间时再次按动电机控制开关，切刀再旋转一周切下试样，即为有效试样条，依次切取3至5个无气泡试样条即可。

②时控取样方式：

将取样方式开关拨到时控挡，按您所需要的切割时间拨定取样时间拨盘，然后按电机控制开关，切刀旋转一周计算机开始计时，同时切去已流出的试样，当计算机计时到您所设定的切割时间，电机自动旋转，开始切取试样，依次切取3-5个无气泡试样即可。

③自动测量方式：

在进行自动测量时，首先要进行熔体密度的测量，计算出熔体的密度后，将该密度置入密度拨盘。然后方能进行自动测量，其打印出的结果才是真实的。

1）密度测量方法：

将取样方式开关搬到自动档，密度测量有两种方法，一种是定距离6.35mm(一般较小的熔体流动速率用）另一种是定距离25.4mm。

设定方法：

①定距离6.35mm 时，将取样时间拨盘到0000。

②定距离25.4mm时，将取样时间拨盘到9999。

方式设定完毕后，将位移传感器盒靠在炉体上，再将A砝码套在活塞杆上，并将A砝码上的引杆正好压在压片的中心位置，不要压漏。（同时也要将压片放在位移传感器盒开口的中间位置，以防止压片与传感器盒产生摩擦）然后加上已选好的负荷，即可进行自动测量。

当切刀自动转动一周切去已流出的试样时，计算机开始计时，等到活塞下降到所设定的距离时，电机再次转动一周切下的试样，即为所要称重的试样条。（同时打印机打印出测量结果，但此时打印出的MFR数据不是真实的）将该试样条进行称重，计算出密度值，然后将此密度设入密度拨盘，即可进行自动测量。

2）自动测量MFR

自动测量MFR有两种方式：一种是定距离（6.35 mm和25.4 mm）测量时间打印出MFR值，操作办法前面已述，另一种是定时间测距离，分别打印出五段试样各段的MFR值和五段试样算术平均值。

定时间测距离就是将取样时间拨盘按您所需要的切割时间设定好即可，其它操作方法同上。

（4）称重计算结果

①手控和时控时的计算结果：

试样切取冷却后，用精密天平（要求用0.001g分析天平）分别称重。（一般试样取3-5段），并按下式计算结果

MFR=600·W/t(克/10分）

式中：MFR----熔体速率（克/10分）

W --- 切取样条重量算术平均值（克）

t --- 切样时间间隔（秒）

测试结果取两位有效数字

每次试样平行测定三次，分别求出MFR值，如果三次测试结果相对误差超出10%，应找出原因。

②密度的计算

1）定距离6.35 mm时

D=W/LA=W/0.635cm×0.716cm2=W/0.45466

2）定距离25.4 mm时

D=W/L`A=W/2.54cm×0.716cm2=W/1.81864

③自动测量结果分析

当密度测好送进计算机后，其数据就可直接打印出来不必计算，但密度测不准则打印出来的结果也不准，怎样分析密度测的准与不准或打印出来的数据可靠与否，可用以下方法进行验证。

先将切下的试样称一下，然后按公式

W

MFR= ×600计算

t

t——是打印纸上打印出来的时间。

如果计算的结果与打印出来的数据相同说明正确。

通过以上验算对比，可以分析自动打印的数值是否正确，如果两个数值相差很大，说明密度测的不准，需要再重新测量。

（5）清洗

①测试完之后，挤出余料，拿出活塞并清洗干净。

②拉出炉体拉板，用清料杆将口模轻轻压下来，并立即用口模清洗棒进行孔内清洗，用棉纱清洗口模外表。

③将棉纱剪成小方块，用清料杆插入料筒内进行清洗，直到清洗干净为止。

以上几种操作都要趁热进行，对一些难清洗的试料可适当加些润滑物辅助清洗，如硅油，石蜡等或其它化学试剂。

（6）试验报告

试验报告包括下列各项:

①注明测试方法标准是标准号GB3682-83.

②试样名称，物理形状，牌号，批号和生产厂家。

③试样干燥处理条件

④标准口模内径、温度和负荷数

⑤试验结果

⑥试验过程中的异常情况

⑦试验人员，试验日期

五、讨论与思考：

1、聚合物的熔融指数与其分子量有什么关系?为什么熔融指数只能表示同种结构聚合物分子量的相对数值，而不能在结构不同的聚合物之间进行比较?

2、是否可以直接切取10分钟流出的重量为熔融指数?

3、讨论本实验中可能产生的实验误差。

实验三聚合物熔点测定

熔点是晶态聚合物最重要的热转变温度，是聚合物最基本的性质之一。因此聚合物熔点的测定对理论研究及对指导工业生产都有重要意义。

聚合物在熔融时，许多性质都发生不连续的变化，如热容量、密度、体积、折射率、双折射及透明度等。具有热力学一级相转变特征，这些性质的变化都可用来测定聚合物的熔点。本实验采用在显微镜下观察聚合物在熔融时透明度发生变化的方法来测定聚合物的熔点，此法迅速、简便，用料及少，结果也比较准确，故应用很广泛。

一．实验目的：

1.了解显微熔点测定仪的工作原理。

2.掌握显微熔点测定仪的使用方法。

3.观察聚合物熔融的全过程。

二．仪器原理：

将聚合物试样置于热台表面中心位置，盖上隔热玻璃，形成隔热封闭腔体，热台可按一定速度升温，当温度达到聚合物熔点时，可在显微镜下清晰地看到聚合物试样的某一部分的透明度明显增加并逐渐扩展到整个试样。热台温度用玻璃水银温度计显示。在样品熔化完瞬间，立即在温度计上读出此时的温度，即为该样品的熔点。

三.仪器结构：

仪器结构如图一所示。

仪器的光学系统由成像系统和照明系统两部分组成，成像系统由目镜、棱镜和物镜等组成；照明系统由加热台小孔和反光镜等组成。

四.仪器及试样：

XT4型显微熔点测定仪两台。

单面刀片一盒。

载玻片、盖玻片数片。

聚乙烯、聚丙烯粒料。

图1 XT4型显微熔点测定仪

五.实验步骤：

1.插上电源，将控温旋钮全部置于零位。

2.仪器使用前必须将热台预热除去潮气，这时需将控温旋钮调置100V处，观察温度计至120℃，潮气基本消除之后将控温旋钮调至零位。再将金属散热片置于热台中，使温度迅速下降到100℃以下。

3.取一片干净载玻片放在实验台台面上，用单面刀片从试样粒料上切下均匀的一小薄片试样，放在载玻片上，盖上盖玻片，用镊子将被测试样置于热台中央，最后将隔热玻璃盖在加热台的上台肩面上。

4.旋转显微镜手轮，使被测样品位于目镜视场中央,以获得清晰的图像。

5.将控温旋钮旋到50V处，由微调控温旋钮控制升温速度为2℃～3℃/分钟，在距熔点10℃时，由微调控温旋钮控制升温速度在1℃/分钟以内，同时开始记录时间和温度，两分钟记录一次。

6.当在显微镜中观察到试样某处透明度明显增加时,聚合物即开始熔融,记录此时的温度,并观察聚合物的熔融过程,当透明部分扩展到整个试样时,熔融过程即结束,将此时的温度记录下来,此温度即聚合物的熔点；而从刚开始熔融时的温度到熔点之间的温度段即为熔限。

7.将金属散热片置于热台上，使热台温度迅速下降，当温度降到离高聚物熔点30℃～40℃时，即可进行下次测量，重复测定三次。

8.测定完毕，将控温旋钮与微调控温旋钮调至零位，再将物镜调起一定高度，拔下电源。

9.清理实验台上的测试完试样，将实验工具摆放好，结束实验。

六.实验结果记录：

七.讨论与思考

1.聚合物熔融时为什么有一个较宽的熔融温度范围？

2.列举一些其它测定聚合物熔点的方法，并简述测量原理。

实验四聚合物玻璃化温度测定

高聚物的玻璃化转变是在观察时间范围内，高分子链段的运动由冻结状态向解冻状态的转变，这时的温度称为玻璃化温度（Tg）。

由于在同样的测定条件下，各种高聚物的Tg不同，而且对于同一高聚物而言，在Tg前后高聚物的力学性质也完全不同。因此玻璃化温度是高聚物的一个重要参数。测量Tg，研究聚合物的玻璃化转变现象有着重要的理论和实际意义。

一.实验目的和要求：

1.掌握用膨胀计测定Tg的方法。

2.了解升温速率对Tg的影响。

二.测定原理：

玻璃化转变的实质是非晶态高聚物（包括结晶高聚物中的非晶相）链段运动被冻结的结果。因此，当高聚物发生玻璃化转变时，其物理和力学性能必然有急剧的变化。如形变、模量、比

数、导热系数、折光指

数、介电常数等都表现

出突变或不连续的变

化。根据这些性能的变

化，不仅可以测定高聚

物的玻璃化温度，而且

有助于理解玻璃化转变

的实质。其中以高聚物

的比容在玻璃化温度时

的变化具有特别的重要

性。如图1所示为非晶

态聚乙酸乙烯酯的比容

——温度曲线。

曲线的斜率dv/dT

是体积膨胀率。曲线斜率发生转折所对应的温度就是玻璃化温度Tg，有时实验数据不产生尖锐的转折，通常是将两根直线延长，取其交点所对应的温度作为Tg。实验证明，Tg具有速率依赖性，如果测试时冷却或升温速率越快，则所测得的Tg越高。这表明玻璃化转变是一种松弛过程。由τ=τ0e△H/RT可知，链段的松弛时间与温度成反比，即温度越高，松弛时间越短，在某一温度下，高聚物的体积具有一个平衡值，即平衡体积。当冷却到另一温度时，体积将作相应的收缩（体积松弛），这种收缩显然要通过分子构象的调整来实现。因此需要时间，显然，温度越低，体积收缩速率越小。在高于Tg的温度上，体积收缩速率大于冷却速率，在每一温度下，高聚物的体积都可以达到平衡值。当高聚物冷却到某一温度时，体积收缩速率和冷却速率相当。继续冷却，体积收缩速率已跟不上冷却速率，此时试样的体积大于该温度下的平衡体积值。因此，在比容温度曲线上将出现转折，转折点所对应的温度即为这个冷却速率下的Tg。显然冷却速率越快，要求体积收缩速率也越快（即链段运动的松弛时间越短），因此，测得的Tg越高，另一方面，如冷却速率慢到高聚物试样能建立平衡体积。则比

容——温度曲线上不出现转折，即不出现玻璃化转变。

三..仪器药品：

膨胀计（安培瓶、毛细管）一套

KDM调温电热套一个

温度计（0-100℃）一支

涤纶树脂颗粒

低型烧杯一个

秒表一个

乙二醇（EG）

四.实验步骤：

1.洗净膨胀计，烘干。装入PET颗粒至安培瓶的4/5体积。

2.在安培瓶中加入乙二醇作指示液，用玻璃棒搅动，使瓶内无汽泡。

3.用乙二醇将安培瓶装满，插入毛细管，液柱即沿毛细管上升，磨口接头用橡皮筋固定，用滤纸擦去溢出的液体。如果发现管内有气泡必须重装。

4.将装好的膨胀计固定在夹具上，让安培瓶浸入水浴中，毛细管伸出水浴以便读数。

5.接通电源，控制水浴升温速率为1℃/分，每升高5℃读毛细管内液面高度一次，在55-80℃之间每升高2℃或1℃读一次液面高度，直至90℃为止。

6.充分冷却膨胀计，再在2℃/分的条件下，重复读数。

五.数据处理：

样品名称：

以毛细管液面高度对温度作图,求出不同升温速率下的Tg

六.讨论问题：

1.用自由体积理论解释玻璃化转变过程。

2.升温速率对Tg有何影响？为什么？

3.玻璃化温度是不是热力学转变温度？为什么？

实验五高聚物熔体流动特性的测定

一．实验目的

①了解高聚物流体的流动特性。

②掌握用毛细管流变仪测定高聚物熔体流动特性的实验方法和数据处理方

法。

二．基本原理

高聚物熔体（或浓溶液）的流动特性，与高聚物的结构、相对分子量及相对分子质量分布、分子的支化和交联有密切的关系。了解高聚物熔体的流动特性对于选择加工工艺条件和成型设备等具有指导性意义。高聚物流体多属非牛顿流体，不同类型的流变曲线如图1所示，并可用式（1）表示它们之间的关系。

A--牛顿流体 B---假塑性流体 C---胀塑性流体 D--宾汗塑性流体

E---屈服-假塑性流体 F--屈服-胀塑性流体

σ

σ

图1 各种不同流体的流变曲线

D=（σ-σy）n/η (1)

式中：D为切变速率，也可用dγ/dt表示；γ是应变；σ是切应力；σy是屈服切应力；n为非牛顿指数；η是粘度。

当n=1，σy=0时，式(1)就变成牛顿粘性流动定律：

D=σ/η (2)

用毛细管流变仪可以方便地测定高聚物的熔体的流动曲线。高聚物熔体在一个无限长的圆管中稳流时，可以认为流体某一体积单元（其半径为r，长为l）上承受的液柱压力与流体的粘滞阻力相平衡，即

△p(πr2)=σ(2πr l) (3)

式中：△p为此体积单元流体所受压力差。σ为切应力

σ=△p·r/2 l (4)

当压力梯度一定时，σ随r增大而线性增大。在管壁处，即r=R时，管壁切应力

σw=Δp·R/2L (5)

式中：R和L是毛细管的半径和长，Δp为流体流过毛细管长度L时所引起的压力降。

牛顿流体在毛细管中流动时，具有抛物线状的速度分布曲线。其平均流动线速度ν=△p R2 /8Lη (6)

在r处的切变速率D为

D= -dν/dr=△p·γ/2Lη (7)

对r积分（边界条件r=R时，v=0）可得流体的流动线速度V（r）方程

V(r)=(ΔpR2/4PL) [1-(r/R)2] (8)

式(8)对截面积分可得体积流速（Q）

Q=∫0R V（r）2πrdr=πR4·△p/8ηL (9)

由此可得著名的哈根-泊肃尔（Hagen-Poiseuille)的粘度方程

η= πR4·△p/8QL (10)

在毛细管壁处（r=R）的切变速率

Dw=( dν/dr)=△p·R/2ηL= 4Q/πR4 (11)

但高聚物流体一般不是牛顿流体，需作非牛顿改正，经推导得：

D W改正= D W· (3n+1)/4n (12)

式中：n为非牛顿指数

n= d logσw /dlogD W (13)

可由未改正的流变曲线斜率求得。

高聚物的表观粘度可由下式计算

ηa=σw/ D W改正 (14)

但是，在实际的测定中，毛细管的长度都是有限的，故式(4)应修正。同时，由于流体在毛细管入口处的粘弹效应，使毛细管的有效长度变长，也需对管壁的切应力进行改正，这种改正叫做入口改正。长采用Bagley校正：

σw改正 =△p/ 2 (L/R+e)(15)

式中：e即为是Bagley校正因子。

e的测定方法为在恒定切变速率下测定几种不同长径比（L/2R)的毛细管的压力降△p,然后把△p--L/R 曲线外推至△p=0 ,便可得到e值。

比较式（5）与（15）可得：

σW改正 =σW /(1+Re/L) (16)

一般毛细管较短时，入口效应不可忽略，当L/R增大（例如对于聚丙烯L/2R=4.0）时，则入口改正可忽略不计。

（三）实验仪器及药品

XLY-Ⅱ型流变仪，其结构原理如图3所示。毛细管

（R=0.25mm,L=36mm;R=0.5mm,L=40mm)。聚苯乙烯，聚丙烯，涤纶（均为粒料）。

（四）实验步骤

1.

试样处理

试样在测定流动曲线前先进行真空干燥2h 以上①，以除去水分及其它挥发性杂质。

2.流动速率曲线的测定

①选择适当长径比的毛细管，从料筒下面旋上料筒中，并从料筒上面放进柱塞。

图3 XLY-Ⅱ型流变仪结构示意图

1．控制面板 2 .双笔记录仪 3.热电偶 4.电炉 5. 螺丝 6.毛细管 7. 试样料筒 8.柱塞 9.调整螺阀 10.砝码 托盘 11.砝码 12手轮 13. 支撑 14.刀架 15.压杆 16.差动变压器

②按照XLY-Ⅱ型流变仪使用说明书接通控制器及记录仪的电源。

③选择实验温度（本实验依试样不同可选择190℃、230℃、260℃、290℃）和升温速度。

④待温度恒定后，从料筒中取出柱塞，放入约2g 试样，放进柱塞，并使压头压紧柱塞。恒温10min 后加压，记录流变速率曲线。

⑤改变负荷，重复上述操作。每个温度共做5~6个不同负荷下的流变速率曲线。再改变温度，重复上述操作②。

⑥实验结束后，停止加热。乘热卸下毛细管，并用绸布擦净毛细管及料筒③ （五）数据处理

1.σw 、δw 、D w 及ηa 的计算

记录仪记录的是如图3的流动速率曲线，横坐

标是柱塞下降量（柱塞下降全程2cm ，记录笔移动记录纸25格）。柱塞下降所花费的时间，可由记录仪走纸速度v 及走纸距离a 计算，用直尺量得a 、b 的数值（以cm 表示），则柱塞位移量为 Δn=2*b/25 (cm) (17) 时间为 Δt=a/v (s) (18) 挤出速度为 V=Δn/Δt (cm ·s -1

) 因为柱塞头横截面积s=1cm 2,故熔体的体积流速为

Q=V ·S=(Δn/Δt) ·S(cm 3 ·s -1 ) (19)

代入式(11)可求出D w 。再由式(5)计算σw ,由式(13)计算出非牛顿指数n 后，再由式(12)计算D w 及由式(14)计算表观粘度ηa 。 2.绘制流动曲线

①绘制lg σw -lgD w 及lg ηa -lgD w 双对数流动曲线，并从曲线的形状讨论高聚物试样的流动类型（注意：图上应标明测试温度及所用毛细管的长径比）。

②在各种温度的lg ηa -lg D w 曲线图中，从某相同的切变速率下读取ηa 值。再绘制等切变速率下的lg ηa - i/T 关系曲线，并依式(20)从直线的斜率计算该试样的表观粘流活化能ΔE η。

log ηa =logA+ΔE η/RT (20)

思考题

1.如何从流动曲线上求出零剪切粘度η0并讨论η0与聚合物分子参数的关系。

2.测定表观粘流活化能ΔE η有何意义？

【注释】

① 水份使熔体产生气泡，影响流动过程，同时水还会引起降解。对缩聚物如涤纶尤其显著，因此，对于涤纶需要真空干燥4h 以上。

② 每次放新高聚物时，应将料筒擦干净，因为残存的高聚物受热可能会降解。熔体粘度已发生变化。

③ 只能使用棉纱、绸布等柔软且耐热的东西擦净料筒，注意不要刮损料筒。

高分子化学与物理发展前景

高分子化学与物理 星期五, 02/26/2010 - 05:25 — wangting 高分子化学与物理 第一、专业介绍 高分子化学与物理是以高分子材料为基本研究对象的交叉学科，是高分子科学的基础。与化学的其它二级学科相比，它与现代物理学有着更加深刻的连带关系，其发展更加依赖于化学和物理学的进步,同时也对这两大轴心科学的进步产生深刻影响。高分子化学与物理研究的主要目的，是通过研究高分子材料的结构及化学、物理性质，设计、创制出高性能的高分子材料和制品。近年来，工业发展对新材料的大量需求和现代科技尤其纳米科技的飞速进展，从两方面极大地推动了该研究领域的深入发展。具有高强度和耐高温、强辐射等恶劣环境条件的特种高分子材料，具有特殊光、电、磁性能以及高效率能量传递和转化性能的高分子材料，具有对化学和生物多种刺激发生智能反应的高分子材料，环境友好高分子材料，医药高分子材料等不断涌现，为高分子化学与物理研究提出了全新的课题和广阔的研究空间。 第二、培养方案 各研究生招生单位的研究方向有所不同，在此，以北京大学为例： 1、研究方向 01.高分子可控合成与材料制备 02.高分子溶液及凝聚态物理

03.特种与高性能高分子材料 04.生物医用与环境友好高分子材料 05.光电功能高分子材料及相关器件 2、培养目标 掌握马克思主义、毛泽东思想的基本原理，坚持四项基本原则，热爱祖国，遵纪守法，品德良好，具备严谨的科学态度和优良学风，树立愿为社会主义现代化建设做贡献的思想。 具备良好的化学基础知识和实验技能训练，熟练的外语基础，初具独立开展科学研究的能力，能胜任本学科有关教学和解决实际问题。 3、硕士研究生入学考试科目 1）101思想政治理论 2 ）201英语一 3 ）607综合化学I (无机化学、有机化学) 4 ）813综合化学II (分析化学和仪分、物化和结构) （各研究生招生单位的研究方向有所不同，以上以北京大学为例） 第三、推荐院校 全国高校中实力较强招生院校： 吉林大学、复旦大学、南开大学、北京大学、中山大学、南京大学、浙江大学、四川大学、上海交通大学、华南理工大学、中国科学技术大学、北京化工大学、清华大学、武汉大学、兰州大学……

高分子物理实验

中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 《高分子物理实验》是高分子科学体系的重要组成部分，是从事高分子科学与材料研究的最基础的实验技术，是研究和表征聚合物结构和性能关系的一门实验科学，是高分子材料与工程专业的一门专业必修课。本实验课的主要内容是使学生掌握研究和表征聚合物的结构、力学性能、电性能、热性能及溶液性质的基本方法和手段，掌握基础的相关实验技能与数据分析处理方法。通过实验使学生能够理论结合实践，进一步加深高分子物理专业知识的理解，使学生基本掌握高分子物理实验的基本原理、操作过程、数据采集、数据分析与处理，实验知识和技能，提高学生的动手能力与实验技能，培养学生严谨的科学态度与思维方法，为后续的高分子材料与科学的相关实践和毕业设计打下基础。 2.设计思路： 本课程实验内容主要包括以下几个方面：高聚物结构的表征与分析（包括实验一、五、六、七、九、十），力学性能的表征与分析（包括实验二、三、四），电性能（实验十一、十二）及热性能（实验七与实验九涉及到了材料的热性能）。实验中既有基本实验技能的操作，又有实验报告、数据处理分析及相应的思考题，使学生通过实验原理学习、实验操作、数据分析与讨论，掌握高分子物理结构与性能研究的基本方法与过程、操作技能、数据分析处理能力，分析解决问题能力，加深对实际科研实践的认识，提高理论知识的综合运用能力和实践能力，为后续的实验、实践和毕业设计打下基础。 - 6 -

3. 课程与其他课程的关系 先修课程：高分子化学、高分子物理。本课程需要学习材料与化学的相关基础课程，这些课程是学习高分子化学与高分子物理的基础，因此在此不再列出。 二、课程目标 本实验课的目的是使学生掌握测定和研究聚合物的结构、力学性能、电性能、热性能及溶液性质的方法和手段，对聚合物结构与性能之间关系获得初步认识。通过本课程的学习使学生增加感性认识，加深理论知识的理解，提高学生的动手能力和实验技能，培养学生的科学态度和工作作风。使学生逐步具备一定的从事科学研究的思维方法和实验能力。 基本要求： 1、使学生进一步理解高分子物理学中的一些基本概念与相关理论知识。 2、使学生掌握测定和表征聚合物结构与性能的基本方法的原理、正确进行仪器操作与使用。 3、能够互相配合完成实验过程，处理实验过程中遇到的简单问题。 4、能够独立进行数据处理分析，并完成实验报告。 三、学习要求 高分子物理实验是理论基础上的实验操作技能课，有利于学生加深对基础理论的理解与实际运用，对提高学生的实验动手能力与实践能力非常重要。另外，课程在实验室进行，因此必须严格遵守实验室的相关规章制度，保障实验过程中的实验安全与人身安全。具体要求如下： 1、学生必须严格遵守实验室的相关规章制度，严禁违反实验室安全要求的任何行为。 2、实验前认真阅读讲义，实验前进行预习，就实验目的、原理、实验注意事项等书写预习报告。实验必须准时，不能擅自更换实验时间。 3、实验时要认真操作，认真观察现象，做好记录。必须准备实验记录本，所有原始记录（实验数据及现象）均记录在记录本上，不允许记在他处。不允许篡改，编造实验数据与记录。 4、实验时，遵守操作规程，注意安全。有与实验相关问题，及时与老师交流，未 - 6 -

高分子物理实验的电子版教案(1)

*实验12 塑料中空吹塑成型实验 一.实验目的： 1.了解中空吹塑过程和工艺条件。 2.掌握中空吹塑成型工艺参数的确定及其对制品的影响。 3.了解中空吹塑机的结构。 二.实验原理及流程 流程：长城牌塑料罐中空吹塑流程如图所示 流程图： 实验原理：将聚乙烯原料投入吹塑机，加热成熔融状态，再从吹塑机的直角机头挤出管坯，当管坯达到要求的长度时，迅速合模，切断管坯，并在管坯中注入压缩气体，使模具中的管坯吹胀成型。 三.实验原料及设备 1.实验原料：高密度聚乙烯(上海金菲公司生产，牌号为HHM5502)和红色母。 2.实验设备：AO-70NL型中空吹塑机破碎机混色机4L吹塑模具 四.实验步骤 1.原料、辅助材料的计量根据配方需要计量好HDPE和色母的重量。 2.将计量好的料放入混色机中搅拌均匀。 3.将拌好的料放进吹塑机的料斗中。 4.开机吹塑，操作过程如下：

(1)预热根据使用原料的技术要求设定各段的加热温度，然后开始加热，为了确保料筒内原料充分熔融，预热时间约为1.5~2小时。 (2)开机前检查与准备工作 ①给两料斗加足原料(注意：螺杆不能空运转)。 ②按顺序启动空气压缩机、冷却塔、循环水泵和冷水机，调整好冷水机的设定温度，打开两螺杆进料段冷却水阀。 ③打开机器总进气阀，检查气压是否正常，定期排放机器空气过滤器内的积水，并往油雾器里加足雾化油。 ④开油泵，使左右模具打开，再关油泵，按下RESET按钮。检查模具的清洁情况，及时清除模腔内的防锈剂、水、胶料和其它杂物等。 ⑤开油泵,手动测试左右模具的开合模、上下移模、吹针上下等功能是否正常。 (3)开机操作 ①启动挤出装置挤料 ⅰ.经过充分的预热，检查各加热段温度是否已达到了设定值。 ⅱ.按开螺杆按钮，设定主副螺杆变频器所需的频率，然后按FWD键，使主副螺杆逐渐加速至所需的转速。 ⅲ.调整口模部分，使下料坯均匀、平直，根据需要调整胀气大小。 ②.全自动方式运行操作 ⅰ.关好安全门，按AUTO键，按L&R键，按START键，机器开始全自动运行。 ⅱ.打开模具冷却阀。

完整word版,高分子化学与物理习题2

1. 涤纶聚酯属于 ( ) A. 线性饱和脂肪族聚酯 B. 线性芳族聚酯 C. 不饱和聚酯 D. 醇酸树脂 2. 能同时进行自由基聚合，阳离子聚合和阴离子聚合的是 ( ) A. 丙烯腈 B. α—甲基苯乙烯 C. 烷基乙烯基醚 D. 乙烯 3. 在氯乙烯的自由基聚合中，聚氯乙烯的聚合度主要取决于向（） 转移的速率常数。 A.溶剂 B.引发剂 C.聚合物 D.单体 4. 两种单体共聚时得到交替共聚物，则它们的竞聚率应是（） A. r1=r2=0 B. r1= r2 =1 C. r1﹥1，r2﹥1 D. r1﹤1，r2﹤1 5.同时获得高聚合速率和高相对分子质量聚合物的聚合方法是（） A. 溶液聚合 B. 悬浮聚合 C 乳液聚合D. 本体聚合 1. 分子量分布指数 2、竞聚率 3、引发剂效率 4、动力学琏长 5、阻聚作用 三、简单回答下列问题。〖每小题5分，共25分〗 1. 为提高聚甲醛的热稳定性，可以采取的两个措施是什么？简述理由 2. 在自由基聚合反应中，何种条件下会出现反应自动加速现象。采取什么措施可减轻这种现象？ 3．分别绘出自由基聚合与缩合聚合这两类反应的分子量与反应时间的关系示意图，简单说明反应特点。 4．欲使逐步聚合成功，必须考虑哪些原则和措施？ 5. 解释笼蔽效应和诱导分解，它们对引发效率有什么影响？ 四、写出下列聚合反应，并指出其机理。〖每小题2分，共10分〗 1. 3，3′-二（氯亚甲基）丁氧环的开环聚合； 2. 尼龙-66的制备；

3. 聚乙烯醇与甲醛的反应； 4. 有机玻璃的制备； 5. 环氧树脂的制备。 五、写出下列聚合反应的机理。〖每小题10 分，共20 分】 1. 四氢呋喃中用SnCl4 + H2O 引发异丁烯聚合，写出引发，增长，终止的基元反应。 2. 写出用AIBN 引发甲基丙烯酸丁酯聚合的各基元反应。 六、计算题。【每小题10 分，共30 分】 1. 邻苯二甲酸酐(1.5 摩尔)、乙二醇（1.35 摩尔）、甘油（0.1 摩尔）混合体系进行缩 聚。试求 a. p=0.98 时的X b.X = 500 时的p 2. 甲基丙烯酸甲酯由引发剂引发进行自由基聚合，终止后每一大分子含有1.50个引发剂残基，假设无链转移发生，试计算歧化终止与偶合终止的相对数量。 3. 在搅拌下依次向装有四氢呋喃的反应釜中加入0.2mol n-BuLi和20kg苯乙烯。当单体聚合了一半时，向体系中加入1.8g H2O，然后继续反应。假如用水终止的和继续增长的聚苯乙烯的分子量分布指数均是1，试计算 （1）被水终止的聚合物的数均分子量； （2）继续增长所得聚合物的数均分子量； （3）整个体系所得聚合物的数均分子量及其分子量分布指数。 一、选择正确答案填空【每小题1分，共5分】 1—5 ： B B D A C 二、解释下列概念：【每小题2分，共10分】 1、诱导分解实际上是自由基向引发剂的转移反应

高分子化学实验(2015级)

实验1 脲醛树脂的制备 一、目的要求 1．了解脲醛树脂的反应原理及PH 值对反应过程的影响 2．掌握脲醛树脂的制备方法 二、原理 脲醛树脂是尿素与甲醛在催化剂（碱性或酸性）作用下缩聚而成的初期树脂、以及在固化剂或助剂作用下形成的不溶不熔的末期树脂的总称。 脲醛树脂胶粘剂具有较高的粘合强度，较好的耐热性、腐蚀性和一定的耐水性。树脂呈无色透明粘稠液体或乳白色液体，不污染胶合制品。加之制造简单、使用方便、成本低廉，已成为人造板生产的主要胶种。脲醛胶粘剂的缺点是，胶合制品中常存在游离甲醛，污染空气，胶层易老化，耐水性不如酚醛树脂。 一般认为，脲醛树脂是经过两类化学反应形成的。一类是尿素与甲醛在中性或弱碱性介质中进行加成，生成一羟甲脲或二羟甲脲的反应： C O NH 2NH 2 + HCHO C O NH 2NHCH 2OH C O NHCH 2OH NHCH 2OH + 一羟甲脲 二羟甲脲 另一类反应是在酸性介质中脱水缩聚形成线型结构脲醛树脂的反应，包括羟甲基与胺基之间脱水生成亚甲基的反应，羟甲基与羟甲基之间脱水生成二亚甲基醚键（－CH 2－O －CH 2－）的反应，后者可能进一步脱甲醛仍生成亚甲基，最后生成线型或环化低聚体。 低聚体分子中存在大量的羟甲基，易反应，应在中性条件下保存。在使用时，将介质调至酸性，脲醛树脂的羟甲基在酸性条件下会进一步缩聚，发生三维交联，形成不溶不熔的体型结构。 三、主要试剂和仪器 尿素 甲醛（37%） 氢氧化钠 盐酸 氯化铵 pH 试纸 三颈瓶 搅拌器 回流冷凝管 烧杯 吸管 四、实验步骤 在装有搅拌棒、回流冷凝管和温度计的三颈瓶中，装入130 mL 浓度为37%的甲醛水溶液，用5%的NaOH 溶液调节pH 为7.0－7.5。然后加入50 g 尿素，搅拌溶解。加热升温至90－92℃，并在此温度下反应30 min 。此时，体系的pH 值下降到6.0－6.5。

高分子化学与物理实验指导书总结

高分子化学与物理实验指导书

1. 实验课时间安排 高分子化学实验是在学生主修《高分子化学与物理》课程基础上开设的。其中学时安排如下： 2. 预习情况检查方式 要求学生在实验前必须做好实验预习，否则不予参加实验。实验预习主要包括以下两个方面的内容： 1、检查实验预习报告（预习报告要求包括实验目的、实验原理、实验所需仪器及药品、实验步骤等） 2、老师在实验前要检查学生的实验预习情况，可采取口头提问的方式了解学是对实验的预习情况。 3. 相关知识的讲解 针对高分子化学开设的不同实验，指导教师要做好相关的讲解工作。主要包括：实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 实验二酚醛树脂的缩聚 实验三PP球晶观察 实验四PS粘均分子量测定

实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 一、实验目的 1. 掌握自由基本体聚合的原理及合成方法； 2. 了解有机玻璃的生产工艺。 二、实验原理 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），俗称有机玻璃。有机玻璃广泛用在工业、农业、军事、生活等的各个领域，如飞机、汽车的透明窗玻璃、罩盖等。在建筑、电气、医疗卫生、机电等行业也广泛使用，如制造光学仪器、电器、医疗器械、透明模型、装饰品、广告铭牌等。每年全世界要消耗数以百万吨的有机玻璃及其制品。 工业上制备有机玻璃主要采用本体、悬浮聚合法，其次是溶液和乳液法。而有机玻璃的板、棒、管材制品通常都用本体浇铸聚合的方法来制备。如果直接做甲基丙烯酸甲酯的本体聚合，则由于发热而产生气体只能得到有气泡的聚合物。如果选用其它聚合方法（如悬浮聚合等）由于杂质的引入，产品的透明度都远不及本体聚合方法。因此，工业上或实验室目前多采用浇注方法。即：将本体聚合迅速进行到某种程度（转化率 10% 左右）做成单体中溶有聚合物的粘稠溶液（预聚物）后，再将其注入模具中，在低温下缓慢聚合使转化率达到 93 ～ 95% 左右，最后在 100 ℃下聚合至反应完全。其反应方程式如下： 本实验采用本体聚合法制备有机玻璃。本体聚合是在没有介质存在的情况下进行的聚合反应，体系中可以加引发剂，也可以不加引发剂。按照聚合物在单体中的溶解情况，可以分为均相聚合和多相聚合两种：聚合物溶于单体，为均相聚合，如甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯等的聚合；聚合物不溶于单体，则为多相聚合，如氯乙烯，丙烯腈的聚合。 本体聚合中因为体系中无介质存在，反应是粘度不断增大，反应热不容易排出，局部容易过热，导致单体气化或聚合物裂解，结果产品内有气泡或空心。在甲基丙烯酸甲酯聚合过程中甚至会使反应进入爆炸聚合阶段（爆聚），所以反应必须严格控制温度。

高分子物理实验思考题(自整理)资料

实验一黏度法测定聚合物分子量 1.实验操作中，哪些因素对实验结果有影响？ 粘度管口径，粘度管是否垂直及是否干净，溶液密度，人的读数误差，秒表精度等等。 2.如何测定mark-houwink方程中的参数k，α值？ 答：将聚合物式样进行分级，获得分子量从小到大比均一的组分，然后测定各组分的平均分子量及特性粘度[η]=kMα，两边取对数，作图得斜率和截距。 实验二偏光显微镜法观察聚合物球晶 1.聚合物结晶体生长依赖什么条件，在实际生产中如何控制晶体的形态？ 依赖于分子结构的对称性与规整性，以及温度，浓度，成核剂，杂质，机械力等条件。 ①控制形成速度：将熔体急速冷却生成较小球晶，缓慢冷却则生成较大球晶 ②采用共聚的方法：破坏链的均一性和规整性，生成小球晶3外加成核剂可获得甚至更微小的球晶。 实验三扫描电镜观察物质表面微观结构 1.为什么样品边缘或者表面斜坡处比较亮？ 因为扫描电镜收集的是二次电子,通过收集的二次电子成像,而样品的边缘和斜坡处由于形貌都比较尖锐突出,所以对二次电子的反射强度高,因而在边缘和斜坡处的图像比较发亮。 2. 电镜的固有缺陷有哪几种？像闪是怎样产生的？ 球差，色差，衍色差，像闪。极革化材料加工精度，极革化材料结构和成分不均匀性影响磁饱和，导致场的不均匀性造成像闪。

实验四DSC，DTA 1.解释DSC和DTA测试原理的差异 DTA是测量试样和参比物的温度差，而DSC使试样和参比物的温度相等，而测的是维持试样和参比物的温度相等所需要的功率 DTA：测温差，定性分析，测温范围大，灵敏性低 DSC：测能量差，定量分析，精度高，测温范围小（相对DTA）灵敏度高 2.同一聚合物样品，TGA测试得到样品分解温度及分解步骤有差异，可能原因是什么？ 1，通入气体的种类即气氛不同，N2不参与反应，热效应小，影响不大；2升温速率不同，如果升温速率太快反应温度就会不均匀不能得到准确的峰，相反，试量少一些温度会相对均匀，就可以得到尖锐的峰形和相对准确的峰温；3，实验开始时仪器的校准不准确；4样品用量的多少，用量多一点好，在侧重感相同的情况下，可以得到较高的相对精度。 实验五电子拉力机测定聚合物的应力-应变曲线 1. 拉伸速度对测试结果有何影响? 一般情况下，拉伸速度越大，所测得的强度值越高。在低的拉伸速度下，有充足的时间利于缺陷的发展，从而强度值较小，而较大的拉伸速度下，材料的断裂主要是其化学键的破坏引起，测得的强度值较大。 2. 根据拉伸过程中屈服点的表现、伸长率大小及断裂情况，应力-应变曲线大致可分为几种类型？ 目前大致可归纳成5种类型

全国高分子化学与物理排名

07中国研究生教育分专业排行榜(武汉大学中国科学评价研究中心)：070305高分子化学与物理 排名学校等级排名学校等级排名学校等级 1 吉林大学A+ 6 南京大学A 11 中国科学技术大学A 2 复旦大学A+ 7 浙江大学A 12 北京化工大学A 3 南开大学A+ 8 四川大学A 13 清华大学A 4 北京大学A 9 上海交通大学A 14 武汉大学A 5 中山大学A 10 华南理工大学A B+ 等(22 个) ：兰州大学、苏州大学、西北工业大学、东华大学、华中科技大学、郑州大学、华东理工大学、湘潭大学、山东大学、湖南大学、青岛科技大学、西北师范大学、大连理工大学、厦门大学、福建师范大学、河北大学、河南大学、安徽大学、福州大学、西北大学、广东工业大学、湖北大学 B 等(22 个) ：东南大学、华侨大学、东北大学、河北工业大学、济南大学、哈尔滨工业大学、合肥工业大学、华东师范大学、南京工业大学、江西师范大学、西安交通大学、鲁东大学、北京师范大学、南京理工大学、江苏工业学院、北京航空航天大学、哈尔滨理工大学、上海大学、太原理工大学、华南师范大学、中北大学、陕西师范大学 C 等(15 个) ：名单略 国家重点学科 北京大学南开大学中山大学复旦大学吉林大学南京大学 博士点 安徽大学北京大学北京化工大学北京师范大学大连理工大学东北师范大学东华大学福建师范大学福州大学复旦大学河北大学河南大学湖南大学华东理工大学华东师范大学华南理工大学华中科技大学吉林大学兰州大学南京大学南开大学青岛科技大学清华大学山东大学山西大学陕西师范大学上海交通大学四川大学苏州大学天津大学同济大学武汉大学西北大学西北工业大学西北师范大学厦门大学湘潭大学浙江大学郑州大学中国科学技术大学中国科学院研究生院中山大学

高分子化学实验指导

前言 通过高分子化学实验，可以获得许多感性认识，加深对高分子化学基础知识和基本原理的理解；通过高分子化学实验课程的学习，能够熟练和规范地进行高分子化学实验的基本操作，掌握实验技术和基本技能，了解高分子化学中采用的特殊实验技术，在实验的过程中训练科学研究的方法和思维，培养学生严谨求实的科研精神，为以后的科研工作打下坚实的实验基础。 实验规则 1．实验前认真预习，明确目的和要求，弄清基本原理，了解操作步骤和方法，做到心中有数。 2．实验过程中要听从教师的指导，保持实验室的安静，正确操作，细致观察，认真做好操作记录。 3．特别要注意安全，同时还要爱护仪器、设备，并注意整洁和节约，养成良好的实验习惯。 4．实验完毕，立即把仪器洗刷干净，并整理好药品、实验台。 5．根据原始记录，整理出实验报告，按时交给教师。

实验1 聚乙烯醇缩甲醛的制备 一、实验目的 1. 了解小分子的基本有机化学反应，在高分子链上有合适的反应性基团时，均可按有机小分子反应历程进行高分子化学反应。 2. 了解缩醛化反应的主要影响因素。 3. 了解聚乙烯醇缩醛化反应的原理，并制备红旗牌胶水。 二、实验原理 早在 1931年，人们就已经研制出聚乙烯醇(PV A)的纤维，但由于 PV A 的水溶性而无法实际应用。利用"缩醛化"减少其水溶性，就使得PV A 有了较大的实际应用价值，用甲醛进行缩醛化反应得到聚乙烯醇缩甲醛(PVF)。PVF 随缩醛化程度不同，性质和用途有所不同。控制缩醛在35%左右，就得到了人们称为"维纶'的纤维(vinylon)。维纶的强度是棉花的1.5～2.0倍，吸湿性5%，接近天然纤维,又称为"合成棉花"。在PVF 分子中，如果控制其缩醛度在较低水平，由于PVF 分子中含有羟基，乙酸基和醛基，因此有较强的粘接性能，可作胶水使用，用来粘结金属、木材、皮革、玻璃、陶瓷、橡胶等。 聚乙烯醇缩甲醛是利用聚乙烯醇缩与甲醛在盐酸催化的作用下而制得的，其反应如下： CH 2O +H +C +H 2OH CH 2CH CH 2 CHCH 2OH C +H 2 OH +CH 2CH CH 2CHCH 2OH C H 2+~~~~~~~~~~~~+H 2O CH 2CH CH 2 CHCH 2O OH C H 2+~~~ ~~~CH 2CH CH 2 CHCH 2O ~~~~~~CH 2+H + 由于几率效应，聚乙烯醇中邻近羟基成环后，中间往往会夹着一些无法成环的孤立的羟基，因此缩醛化反应不能完全。为了定量表示缩醛化的程度，定义已缩合的羟基量占原始羟基量的百分数为缩醛度。 聚乙烯醇是水溶性的高聚物，如果用甲醛将它进行部分缩甲醛化，随着缩醛度的增加，水溶性愈差。作为维尼纶纤维的聚乙烯醇缩甲醛的缩醛度一般控制在35%左右。它不溶于水，是性能优良的合成纤维。 本实验是合成水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶水。反应过程中须控制较低的缩醛度，使产物保持水溶性。如反应过于猛烈，则会造成局部高缩醛度，导致不溶性物质存在于水中，影响胶水质量。因此在反应过程中，特别要注意严格控制催化剂用量、反应温度、反应时间及反应物比例等因素。 聚乙烯醇缩甲醛随缩醛化程度的不同，性质和用途各有所不同。它能溶于甲酸、乙酸、二氧六环、氯化烃（二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷）、乙醇-苯混合物（30：70）、乙醇-甲苯混合物（40：60）以及60%的含水乙醇等。本实验中，由于缩醛化反应的程度较低，胶水中尚含有未反应的甲醛，产物往往有甲醛的刺激性气味。缩醛基团在碱性环境下较稳定，故要调整胶水的pH 值。 三、实验仪器和试剂 仪器：250mL 三口瓶一只，电动搅拌器一台，温度计一支，球形冷凝管一只，恒温水浴槽一只，10mL 量筒一只，100mL 量筒一只，培养皿一个； 试剂：聚乙烯醇（PV A1799），甲醛水溶液(40%工业甲醛)，盐酸，NaOH 水溶液（8%），去

高分子材料物理化学实验复习

一、热塑性高聚物熔融指数的测定 熔融指数 (Melt Index 缩写为MI) 是在规定的温度、压力下，10min 内高聚物熔体通过规定尺寸毛细管的重量值，其单位为g 。 min)10/(600 g t W MI ?= 影响高聚物熔体流动性的因素有内因和外因两个方面。内因主要指分子链的结构、分子量及其分布等；外因则主要指温度、压力、毛细管的内径与长度为了使MI 值能相对地反映高聚物的分子量及分子结构等物理性质，必须将外界条件相对固定。在本实验中，按照标准试验条件，对于不同的高聚物须选取不同的测试温度与压力。因为各种高聚物的粘度对温度与剪切力的依赖关系不同，MI 值只能在同种高聚物间相对比较。一般说来，熔融指数小，即在 12、 34测定取向度的方法有X 射线衍射法、双折射法、二色性法和声速法等。其中，声速法是通过对声波在纤维中传播速度的测定，来计算纤维的取向度。其原理是基于在纤维材料中因大分子链的取向而导致声波传播的各向异性。 几个重要公式： ①传播速度C=)/(10 )(106 3 s km t T L L ??-?- 单位：C-km/s ；L-m ；T L -?s ；△t-?s ②模量关系式 2 C E ρ= ③声速取向因子 22 1C C f u a -= ④?t(ms)=2t 20－t 40（解释原因）

Cu 值（km/s ）：PET= 1.35，PP=1.45，PAN=2.1，CEL=2.0 （可能出选择题） 测定纤维的C u 值一般有两种方法：一种是将聚合物制成基本无取向的薄膜，然后测定其声速值；另一种是反推法，即先通过拉伸试验，绘出某种纤维在不同拉伸倍率下的声速曲线，然后将曲线反推到拉伸倍率为零处，该点的声速值即可看做该纤维的无规取向声速值C u (见图1)。 思考题： 1、影响实验数据精确性的关键问题是什么？ 答：对纤维的拉伸会改变纤维的取向。所以为保证测试的精确性，每种纤维试样至少取3根以上迸行测定。 2、比较声速法与双折射法，两者各有什么特点？ 三、光学解偏振法测聚合物的结晶速度 （无计算题，最好知道公式。背思考题。） 测定聚合物等温结晶速率的方法：比容、红外光谱、X 射线衍射、广谱核磁共振、双折射法等。 本实验采用光学解偏振法，它具有制样简便、操作容易、结晶温度平衡快、实验重复性好等优点。 实验原理：由实验测定等温结晶的解偏振光强－时间曲线，从曲线可以看出，在达到样品的热平衡时间后，首先是结晶速度很慢的诱导期，在此期间没有透过光的解偏振发生，而随着结晶开始，解偏振光强的增强越来越快，并以指数函数形式增大到某一数值后又逐渐减小，直到趋近于一个平衡值。对于聚合物而言，因链段松弛时间范围很宽，结晶终止往往需要很长时间，为了实验测量的方便，通常采用 2 1 1t 作为表征聚合物结晶速度的参数，2 1t 为半结晶期。 即为图2中 2 1 0=--∞∞I I I I t 时所对应的时间。 聚合物结晶过程可用下面的方程式描述： n Kt e C -=-1 。式中：C 为t 时刻的结晶度；K 为 与成核及核成长有关的结晶速度常数；n 为Avrami 指数，为整数，它与成核机理和生长方式有关。 若将上式左边对lg t 作图得一条直线，其斜率为Awami 指数n ，截距就是lg K 。 本实验以等规聚丙烯粒料为试样，采用结晶速度仪测定其结晶速率。 思考题： 1、聚合物的结晶速度与哪些因素有关？ 答：分子主链结构，取代基侧链，分子量；温度，压力，应力、添加剂等。 2、根据实验图分析结晶温度对结晶速度的影响。 四、差示扫描量热法测定聚合物等温结晶速率 实验原理：采用DSC 法测定聚合物的等温结晶速率时，首先将样品装入样品池，加热到熔点以上某温度保温一段时间，消除热历史，然后迅速降到并保持某一低于熔点的温度，记录结晶热随时间的变化，如图1（a ）。可以看到随结晶过程的进行，DSC 谱图上出现一个结晶放热峰。当曲线回到基线时，表明结晶过程已完成。记放热峰总面积为A0，从结晶起始时刻（t 0）到任一时刻t 的放热峰面积A t 与A 0之比 2 I I +∞0 I ∞ I i τ0 t 2 1 t ∞ 解偏振光强 时间 图2 等温结晶的解偏振光强—时间曲线 结晶在Tg 和Tm 之间。靠近Tg ， 链段难运动；靠近Tm ，晶核难生

中科院高分子物理考研概念及要点、考点总结(强烈推荐)

第一章 高分子的链结构 1.1 高分子结构的特点和内容 高聚物结构的特点: 1. 是由多价原子彼此以主价键结合而成的长链状分子，相对分子质量大，相对分子质量往往存着分布。 2. 一般高分子主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。 3.晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。 4.要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料，各种助剂，色料等.。 5. 凝聚态结构的复杂性: 结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。 1.2 高分子的近程结构 (,)(,)??????????????????????????????????????????????????????????? 结构单元的化学组成结构单元键接方式 结构单元空间立构近程结构支化高分子链结构交联结构单元键接序列高聚物结构高分子链尺寸分子量均方半径和均方末端距远程结构高分子链的形态构象柔性与刚性非晶态结构晶态结构高分子聚集态结构液晶结构 取向结构多相结构 链结构:指单个分子的结构和形态. 链段:指由高分子链中划出来的可以任意取向的最小链单元. 近程结构:指链结构单元的化学组成，键接方式，空间方式，空间立构，支化和交联，序列结构等问题. 共聚物:由两种以上单体所组成的聚合物. 有规立构聚合物:指其化学结构单元至少含有一个带有两个不同取代原子或基团的主链碳原子，并且沿整个分子链环绕这种碳原子是有规律的. 全同立构:高分子全部由一种旋光异构单元键接而成. 间同立构:由两种旋光异构单元交替键接. 无规立构:两种旋光异构单元完全无规则键接时. 等规度:高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数. 临界聚合度:聚合物的分子量或聚合度一定要达到某一数值后，才能显示出适用的机械强度，这一数值称为~. 键接结构:是指结构单元在高分子链中的连接方式. 支化度:以支化点密度或相邻支化点之间的链的平均分子量来表示运货的程度. 交联结构:高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网型大分子时即成为交联结构. 交联度:通常用相邻两个交联点之间的链的平均分子量Mc 来表示. 交联点密度:为交联的结构单元占总结构单元的分数，即每一结构单元的交联几率. 1.3 高分子的远程结构 构造: 是指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链的类型和长度等. 构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为~ 构型: 是指某一原子的取代基在空间的排列. 遥爪高分子：是端基具有特定反应性技的聚合物.

高分子化学与物理总结

一、名词解释 3.单体单元:(与单体具有相同的化学组成，只是电子结构不同的原子组合。） 4.结构单元:(构成高分子主链，并决定主链结构的最小的原子组合。) 5.重复结构单元:（主链上化学组成相同的最小原子组合，有时简称为重复单元或链节。) 7.聚合度：(结构单元数n定义位高分子的聚合度X。)1.体型缩聚:多官能单体参加反应，能形成非线性的多支链产物，支化的大分子有可能进一步交联成体型结构的产物,这种凡能形成体型结构缩聚物的缩聚反应,称为体型缩聚。 2．凝胶现象：体型缩聚反应在聚合过程中一般表现为反应体系的黏度在聚合初期逐渐增大，当反应进行一定程度后，黏度突然急剧增大，体系转变为具有弹性的凝胶状物质，这一现象称为凝胶化或凝胶现象。 3.凝胶点：出现凝胶现象时的反应程度(临界反应程度)称为凝胶点。 1７. 转化率 :已转化为聚合物的单体量占起始单体量的百分数 18. 反应程度：参加反应的官能团数目与起始官能团数目的比值 偶合终止：两个大分子自由基相互结合生成一个大分子的终止方式,称为偶合终止。 歧化终止:歧化终止两个大分子自由基相互间反应,生成两个大分子的终止方式，称为歧化终止。 链转移反应:链转移反应是指在聚合过程中,链自由基可能从单体、引发剂、溶剂或大分子上夺取一个原子(大多数为氢原子)而终止，而失去一个原子的分子则成为新的自由基,并能继续进行反应形成新的活性自由基链,使聚合反应继续进行。 引发剂效率：用于引发聚合的引发剂量占引发剂分解总量的百分率。 诱导分解：自由基（包括初级自由基、单体自由基、链自由基）向引发剂分子的链转移反应。 笼蔽效应：引发剂分解产生的初级自由基在与单体反应生成单体自由基之前，发生了副反应而失活这种效应称为笼蔽效应。 诱导效应:有机分子中引入一原子或基团后,使分子中成键电子云密度分布发生变化,从而使化学键发生极化的现象,称为诱导效应 6.异构化聚合:阳离子聚合中由于碳正离子的不稳定，异构成更稳定的结构,发生所谓的异构化反应。若异构化反应比链增长更快,则进行异构化聚合。 7．活性聚合:当单体转化率达到１00％时，聚合仍不终止,形成所具有反应活性聚合物的聚合。 ８.等规度：表征聚合物的立构规整指数,即有规立聚合物量当的分率。 ５、构型:分子链中通过化学键相连接的原子和原子团的排列方式 ７、几何异构：当分子链的双键两侧的碳原子所连接的原子或者集团在空间的排列方式不同时就会形成顺势结构和反式结构,这种结构称为几何异构 １0、构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。这种排列是稳定的,要改变构型必须经过化学键的断裂和重组; 1１、构象:由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化； 1３、内聚能密度：单位体积的内聚能,内聚能是指将1mｏl的液体或固体分子气化所需要的能量； 17、结晶度:聚合物中结晶部分的重量或体积对全体重量或体积的百分数； 1８、结晶形态:由晶胞排列堆砌生长而成的晶体大小和几何形态; 19、取向：聚合物受到外力作用后，分子链和链段沿外力作用方向的择优排列;

高分子化学实验讲义

实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 一、实验目的 1.了解自由基本体聚合的特点和实施方法。 2.熟悉有机玻璃的制备方法，了解其工艺过程。 二、实验原理 本体聚合是在不加溶剂与介质条件下单体进行聚合反应的一种聚合方法。与其它聚合方法如溶液聚合、乳液聚合等相比，本体聚合可以制得较纯净、分子量较高的聚合物，对环境污染较低。 在本体聚合中，随着转化率的提高，聚合物的黏度增大，反应所产生的热量难于散发，同时增长链自由基末端被黏性体系包埋，很难扩散，使得双基终止速率大大降低，聚合速率急剧增加，从而导致出现“自加速现象”或“凝胶效应”。这些都将引起聚合物分子量分布增宽，并影响制品性能。 本实验以甲基丙烯酸甲酯为单体，在引发剂的存在下，通过本体聚合法，一步制备有机玻璃板。在实验中，为了避免因体系黏度增大导致的体系热量积聚、“自动加速现象”可能引起的爆聚及聚合体系体积收缩等问题，一般采用预聚合的方法，严格控制反应温度，降低聚合反应速率，从而使聚合反应安全度过“危险期”，进一步提高聚合温度，完成聚合反应。 三、主要药品和仪器 甲基丙烯酸甲酯（MMA—单体）20 ml 过氧化二苯甲酰（BPO—引发剂）0.04 g 锥形瓶（50mL）1个 胶塞1个 恒温水浴1套 试管夹1个 四、实验步骤 1.预聚合 在50mL锥形瓶中加入20mLMMA及BPO，瓶口用胶塞盖上或直接用铝箔封口，用试管夹夹住瓶颈在85~90 o C的水浴中不断摇动，进行预聚合约1h，注意观察体系的黏度变化，当体系黏度变大，但仍能顺利流动时（黏度近似室温下的甘油），结束预聚合。 2.浇铸灌模

将以上制备的预聚液小心地倒入一次性纸杯，盖上盖子，浇灌时注意防止锥形瓶外的水珠滴入。 3.后聚合 将灌好预聚液的纸杯放入45~50 o C的水浴中反应约48小时，注意控制温度不能太高，否则易使产物内部产生气泡。然后再在烘箱中升温至100~105 o C反应2~3h，使单体转化完全，完成聚合。 4.取出所得有机玻璃板，观察其透明性，是否有气泡。 五、思考题 1.采用预聚制浆有什么好处？ 2.怎样防止有机玻璃中产生气泡？ 3.写出MMA聚合反应历程。 实验二醋酸乙烯酯的乳液聚合 概述 聚醋酸乙烯酯乳液( Polyvinyl acetate, 简称PV Ac)最重要的应用是作为胶粘剂，它除了具有粘接强度大、耐久性好、粘结层坚韧、使用温度范围宽、制造成本低廉外，还具有其他胶粘剂不可比拟的无毒、无腐蚀和优良的环保性能，在胶粘剂中所占的比例也越来越大。被广泛用于木材加工、家具组装和建筑装潢等领域。 PV Ac乳液也存在一些缺点，主要是耐水性差，在湿热条件下其粘接强度会有很大程度下降，其成膜的抗蠕变性差。因此，为了更好满足市场的要求，扩大其应用范围，许多研究者对PV Ac乳液进行改性。主要集中在共混、共聚、保护胶体、乳化体系和引发体系等方面。 一、实验目的 1.学习乳液聚合方法，制备聚醋酸乙烯酯乳液。 2.了解乳液聚合机理及乳液聚合中各个组分。 二、实验原理 乳液聚合是指单体在乳化剂的作用下分散在介质中，加入水溶性引发剂，在搅拌或振荡下进行的非均相聚合反应。它既不同于溶液聚合，也不同于悬浮聚合。乳化剂是乳液聚合的主要成分。乳液聚合的引发、增长和终止都在胶束的乳胶粒内进行，单体液滴只是单体的储库。反应速率主要决定于粒子数，具有快速与分子量高的特点。 醋酸乙烯酯乳液聚合机理于一般乳液聚合相同，采用过硫酸盐为引发剂。为使反应平稳

高分子化学与物理实验

高分子化学与物理实验一、实验课程： 高分子化学与物理 二、实验项目： 三、实验教材： 《高分子化学与物理实验教程》，卢神州，自编 四、主要仪器设备： 膨胀计20个

稀释型乌氏粘度计20个 GJY-III型光学解偏振仪2台 RL—11B1熔体流动速率测定仪2台五、实验教学课件

实验1 乙酸乙烯酯的乳液聚合 1 实验目的 了解乳液聚合的基本原理并掌握相应的实验技术。 2 试验仪器、工具及试样 （1）试剂和试样： 乙酸乙烯酯（化学纯），过硫酸铵（化学纯），聚乙烯醇（PV A1788）（化学纯），乳化剂OP－10（化学纯），邻苯二甲酸二丁酯（化学纯），碳酸氢钠（化学纯） （2）试验仪器和工具： 水浴锅（1000ml），增力搅拌器，聚四氟乙烯搅拌棒，变压器（1KV），滴液漏斗（磨口，60ml），球形冷凝管（磨口），温度计（0～100℃），量筒（100ml，50ml，10ml），烧杯（250ml，50ml，10ml），移液管（10ml，5ml，1ml），三口磨口烧瓶(250ml（19×3）)，玻璃棒，封闭电炉（1000瓦）、氮气瓶（高纯氮），电子天平 3 基本知识 聚乙酸乙烯酯是由乙酸乙烯酯在光或过氧化物引发下聚合而得。根据反应条件，如反应温度、引发剂浓度的不同，可以得到分子量从几千到十几万的聚合物。聚合反应可按本体、溶液或乳液等方式进行。采用何种方法决定于产物的用途。如果作为涂料或粘合剂，则采用乳液聚合方法。聚乙酸乙烯酯胶乳漆具有水基漆的优点，即粘度较小，而分子量较大，不用易燃的有机溶剂。作为粘合剂时(俗称白胶)，无论木材、纸张和织物，均可使用。 乙酸乙烯酯乳液聚合的机理与一般乳液聚合相同。采用过硫酸盐为引发剂，为使反应平稳进行，单体和引发剂均需分批加入。聚合中最常用的乳化剂是聚乙烯醇。实践中还常把两种乳化剂合并使用，乳化效果和稳定性比单独用一种要好。本实验采用聚乙烯醇和OP－10两种乳化剂。 单体纯度、引发剂以及聚合温度和转化率等都对产物分子量有很大影响。另外，由于乙酸乙烯酯自由基活性很高，容易对聚合物发生链转移而形成支链或交联产物。 4 实验方法与操作步骤 在装有搅拌器、回流冷凝管与滴液漏斗的三颈瓶中加入乳化剂[注1]（6g聚乙烯醇溶于78ml 蒸馏水及1g乳化剂OP－10）及20ml乙酸乙烯酯。称1g过硫酸铵[注2]，用5ml水溶解于小烧

《高分子物理实验讲义》

实验1 平衡溶胀法测定交联聚合物的溶度参数与交联度 溶度参数是与物质的内聚能密度有关的热力学参数，实际上也是表征分子间作用力的物理量。在高分子溶液性质的研究中以及生产实际中，常常凭借溶度参数来判断非极性体系的互溶性。例如，溶度参数对聚合物的溶解、油漆和涂料的稀释、胶黏剂的配制、塑料的增塑、聚合物的相容性、纤维的溶液纺丝等等，都有一定的参考价值。 对于交联聚合物，与交联度直接相关的有效链平均分子量 C M 是一个重要的结构参数，C M 的大小对交联聚合物的物理机械性能具有很大的影响。 因此，测定和研究聚合物的溶度参数与交联度十分重要，平衡溶胀法是间接测定交联聚合物的溶度参数与有效链平均分子量 C M 的一种简单易行的方法。另外还可间接测得高分子-溶剂的相互作用参数1x 。 一、实验目的： （1）了解溶胀法测聚合物溶度参数及 C M 的基本原理。 （2）掌握重量法测交联聚合物溶胀度的实验技术。 （3）粗略地测出交联聚合物的溶度参数、C M 及1x 。 二、实验原理： 聚合物的溶度参数不像低分子化合物可直接从汽化热测出，因为聚合物分子间的相互作用能很大，欲使其汽化，势必裂解为小分子，所以只能用间接的方法测定，平衡溶胀法是其中的一种方法。交联结构的聚合物不能为溶剂所溶解，但能吸收大量的溶剂而溶胀。溶胀过程中，溶剂分子渗入聚合物内使体积膨胀，以致引起三维分子网的伸展，而分子网受到应力产生了弹性收缩力，阻止溶剂进入网状链。当这两种相反的倾向相互抵消时，即溶剂分子进入交联网的速度与被排出的速度相等，就达到了溶胀平衡态。 溶胀的凝胶实际上是聚合物的溶解液，能溶胀的条件与线性聚合物形成溶液相同。根据热力学原理，聚合物能够在液体中溶胀的必要调节是混合自由能 m F <0 ，而

高分子物理详细重点总结

名词解释： 1.时间依赖性：在一定的温度和外力作用下，高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡态需要一定的时间 2.松弛时间τ:橡皮由ΔX(t)恢复到ΔX(0)的1/e时所需的时间 3. 4. 5.松弛时间谱：松弛过程与高聚物的相对分子质量有关，而高聚物存在一定的分子量分布，因此其松弛时间不是一个定值，而呈现一定的分布。 6.时温等效原理：升高温度或者延长观察时间（外力作用时间）对于聚合物的分子运动是等效的，对于观察同一个松弛过程也是等效的。 7.模量：材料受力时，应力与应变的比值 8.玻璃化温度：为模量下降最大处的温度。 9.自由体积：任何分子的转变都需要有一个自由活动的空间,高分子链活动的空间 10.自由体积分数（f）：自由体积与总体积之比。 11.自由体积理论：当自由体积分数为2.5%时，它不能够再容纳链段的运动，链段运动的冻结导致玻璃化转变发生。 12.物理老化：聚合物的某些性质随时间而变化的现象 13.化学老化：聚合物由于光、热等作用下发生的老化 14.外增塑：添加某些低分子组分使聚合物T g下降的现象 15.次级转变或多重转变：Tg以下，链段运动被冻结，存在需要能量小的小尺寸运动单元的运动 16.结晶速率：物品结晶过程进行到一半所需要时间的倒数 17.结晶成核剂：能促进结晶的杂质在结晶过程中起到晶核的作用 18.熔融：物质从结晶态转变为液态的过程 19.熔限：结晶聚合物的熔融过程，呈现一个较宽的熔融温度范围 20.熔融熵S m：熔融前后分子混乱程度的变化

21.橡胶: 施加外力时发生大的形变，外力除去后可以恢复的弹性材料 22.应变: 材料受到外力作用而所处的条件使其不能产生惯性移动时,它的几何形 状和尺寸将发生变化 23.附加应力：可以抵抗外力的力 24.泊松比：拉伸实验中材料横向应变与纵向应变比值的负数 25.热塑性弹性体：兼有橡胶和塑料两者的特性，在常温下显示高弹，高温下又能 塑化成型 26.力学松弛：聚合物的各种性能表现出对时间的依赖性 27.蠕变：在一定的温度下和较小恒应力的持续作用下，材料应变随时间的增加而 增大的现象 28.应力松驰：在恒定温度和形变保持不变条件下，聚合物内部应力随时间的增加 而逐渐衰减的现象 29.滞后：聚合物在交变应力作用下形变落后于应力变化的现象 30.力学损耗或者内耗：单位体积橡胶经过一个拉伸~回缩循环后所消耗的功 31.储存模量E’：同相位的应力与应变的比值 32.损耗模量E”：相差90度相位的应力振幅与应变振幅的比值 33.Boltzmann叠加原理：聚合物的力学松弛行为是其整个历史上各松弛过程的 线性加和 34.应变软化：随应变增大，应力不再增加反而有所下降 35.银纹屈服：聚合物受到张应力作用后，由于应力集中产生分子链局部取向和塑 性变形，在材料表面或内部垂直于应力方向上形成的长100、宽10、厚为1微米左右的微细凹槽或裂纹的现象 36.裂纹：由于分子链断裂而在材料内部形成的空隙，不具有强度，也不能恢复。 37.应力银纹——当应力达到临界应力值后在聚合物材料内部引发形成的银纹 38.环境银纹——在环境和应力的共同作用下，在远低于临界应力值时在聚合物材 料内部引发形成的银纹 39.剪切屈服：拉伸韧性聚合物材料到达屈服点时，试样在与拉伸方向成450角