2022年高分子材料测试技术.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高分子材料的测试方法综述前 言： 高分子材料及其成品的性能与其化学、物理的组成、结构以及加工条件亲密相关；为了表征性能与组成、结构和加工参数之间的关系,分析测试技术将起到唯独的打算作用；并为评定材料质量,改进产品性能和研制新材料供应依据；不管是基本的材料性质,仍是加工性质 或加工参数 以及产品性质,客观标准的评定都需要某种测试技术供应参数进行表征；摘 要： DTA DSC 红外光谱1 差热分析和差示扫描量热法1.1 差热分析 1、差热分析的定义 差热分析是布程控温度下,测量物质和参比物之间的温度差与温度关系的技术；这种 . 关系可用数学式表示为

2、,式中Ts 为试样温度； TR参比物温度；2、差热分析的测试原理与仪器组成 根据热分析定义,全部热分析仪器,差热分析仪器也不例外,它们都是田 三大部分组成 :1 被测物质的物理性质检测装置部分；如图 1. 虚线内组成一也称主体部分； 2 温度程序掌握装置部分；有气氛掌握和数据处理装置部分；3 显示记录装置部分；此外,仍差热分析仪器的组成如下列图,虚线内为其测里原理S为试样； UTC为由控温热电偶送出的微伏信一号；R为参比吻； UT为由试样名师归纳总结 的热电偶送出的毫伏信号；E为电炉； U T为由差示热散偶送出的毫伏信号第 1 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - -

3、- - - - - - l 程序掌握器； 2. 氛掌握； 3. 差热放大器； 4. 记录仪1.2 差示扫描量热法1、差示扫描量热法定义差示扫描量热法是在程控温度下,测量输入到物质和参比物之间的功率差与温度关系的技术,用数学式表示为2、外加热式的功率补偿型差示扫描量热仪器的结构组成1. 温度程序掌握器； 2. 气氛掌握； 3. 差热放大器； 4. 功率补偿放大器； 5. 记录仪由于扫描量热法是在差热分析基础上进展起来的,因此,差示扫描量热仪在仪器结构组成上与差热分析仪特别相像；热流型兼示扫描量热法,实际上就是定量差热分析；功率补偿型差示扫描量热仪与差热分析仪的主要区分是前者在试样 S 侧和参比物

4、 R 侧/l面分别增加一个功率补偿加热丝 或称加热器 ,此外仍增加一个功率补偿放大器；而内加热式功率补偿型差示扫描量热仪结构组成特点是测温敏锐 . 元件是用铂电阻处而不是热电偶；1.3 高分子材料讨论中的应用差热分析技术和差示扫描里热技术在高分子材料科学与工程中的详细应用；为了实际应用时到底采纳哪种技术更为有益,先将这两种技术作比较； DTA 和 DSC的主要区分 :DTA 测定的是试样和参比物之间的温度差；而 DAC测定的是热流率 dH/dt, 定量便利；因此, DSC主要优点是热量定里便利,辨论率高,灵敏度好； . 其缺点是使用温度低,以功率补偿型DSC为例,最高温度只名师归纳总结 能到

5、725；对于 DTA,目前超高温DTA 可作到 2400 C,一般高温炉也能作到第 2 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1500；所以,需要用高温的矿物、冶金等领域仍只能用 不高 , 灵敏度要求很高的有机、高分子及生物化学领域技术,正因如此,其进展也特别快速；DTA.但是对于需要温度 ,DSC 就是一种很有用的近年来, DTA 和 DSC在高分子方而的应用特殊广泛,如讨论聚合物的相转 变,测定结晶温度 T, 结晶度 、熔点 Tm、等温结晶动力学参数和玻璃化转变温度 TR,以及讨论聚合、同化、交联、氧化、分解等反应,并测定反应温度或反 应

6、温区、反应热、反应动力学参数等；2 热重法和微商热重法2.1 热重法和微商热重法定义 热重法：根据 ICTAC 命名,热重法是在程序掌握温度下,测量物质的质量与温度关系的一种技术；用数学表达式为 度； t 为时间W=f（T 或 t ）式中 :W 为物质重量； T 为温微商热重法 : 将热重法得到的热重曲线对时间或温度一阶微商的方法；记录的曲线为微商热重曲线简称DTG曲线,纵坐标为质量变化速率,dm/dt或dm/dT；横坐标为时间或温度；2.2 测试原理由上述 TGDTG定义,可知其简洁原理；粗略的说；热重分析技术就是把物质放在炉子里进行加热称量的技术；也可在降温下称量；能够进行这种测名师归纳总

7、结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 量的仪器就是热天平Therrnobalanee；下图分别表示热天平简洁示意图（简易的热重分析技术的简洁原理）和近代热天平的原理图；2.3 热重法 微商热重法 在高分子材料讨论中的应用 热重法的主要特点是定量性强,能准地测量物质的质量变化及变化的速率；然 而热重法的试验结果与试验条件有关；但是,对商品化的热天平而言,只要选 用相同的试验条件,同种样品的热重数据是能重现的；试验证明,热重法广泛地应用在化学及化学有关的领域中,20 世纪 50 年 代,热重法曾有力地推动了无机分析化学的进展,到幼岁月

8、,热重法又在聚合 物科学领域发挥根大作用；近年来,可以说在冶金学、漆料及油墨科学、制陶 学、食品工艺学、无机化学、有机化学、生物化学及地球化学等学科中,热重 法都有广泛的应用,发挥重要的作用；随着高分子材料与工程的 . 进展,人们广泛应用热重法来讨论其中包括评估 高分子材料的热稳固性、添加剂对热稳固的影响、氧化稳固性的测定、含湿量 和添加剂含量的测定、反应动力学的讨论和共聚物、共混物体系的定量分析,聚合物和共聚物的热裂解以及热老化的讨论,等等；热重法现已成为生产部门 和讨论单位讨论高分子材料热变化过程的重要手段,生产中可直接用于掌握工 艺过程,理论土就可讨论聚合物分子链的端基情形；通过反应动力

9、学的讨论,可以求得降解反应的速度常数、反应级数、频率因子及活化能；由于热重法具 有分析速度快,样品用量少的特点,因而在高分子材料热老化方面的讨论中也名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 口益引人注目；3 红外吸取光谱法3.1 红外吸取光谱特点 红外吸取光谱最突出的特点是具有高度的特点性,除光学异构体外,每神化合 物都有自己的红外吸取光谱；因此,红外光谱法特殊适于鉴定有机物、高聚 物,以及其它复杂结构的自然及人工合成产物；固态、液态、气态样品均可测 定,测试过程不破坏样品,分析速度快、样品用量少,操作简便；由于红外光 潜法

10、具有这些优点,现已成为化学试验室必不行少的分析仪器；但红外光谱法 在定量分析 . 方面精确度不高；在对复杂的未知物进行结构鉴定上,由丁它主要 UV、的特点是供应关于官能团的结构信息；故尚须结合紫外、核磁、质谱（NMR、MS）及其它理化数据 . 进行综合判定；目前在我国航空二二业系统中已广泛使用红外光谱代替传统的化学分析方 法,对各种非金属材料进行质量监控；并已制定了相应的检验标准,在各单位 推广应用,取得了明显的经济效益；红外光谱仪,特殊是配有衰减全反射（ATR）漫反射 DRS和光声池 PAS等附件的傅里叫变换红外光谱仪,在涂料、胶粘剂、工程塑料以及树脂基复合材料的讨论中发挥着越来越大的作用；

11、3.2 红外光谱仪器 目前生产和使用的红外光谱仪主要有两大类,即色散型红外分光光度计和于涉分光傅里叶变换红外光谱仪；用激光做光源的激光红外光谱仪尚处于研制 阶段；1、色散型双光束红外分光光度计 色散型红外分光光度计是由光源、单色器、检测器和放大记录系统等几个 基术部分组成的；下图是红外分光光度计的方块图名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2、傅里叶变换红外光谱仪 简称 FT-IR 博里叶变换红外光谱仪与上述的色散型红外光谱仪的工作原理有很大不同, FT-IR 主要是由光源、迈克尔逊干涉仪、探测器和运算机等几部分组成；其

12、工作原理如下列图；光源发出的红外辐射,通过迈克尔逊千涉仪变成干涉图,通过祥品后即得到带有样品信息的干涉图,经放大器将信号放大,记录在磁带或穿孔卡片或纸 带. 上,输入通用电子运算机处理或直接输入到专用运算机的磁芯储备体系中；当十涉图经模拟一数字转换器A/D 进行运算后,再经数字模拟转换D/A ,由波数分析器扫描,便可由 光谱；X 一 Y 记录器绘出通常的透过率对应波数关系的红外R红外 . 光源； M1 肯定镜 :M2 一一动镜； B光束分裂器； S样品； D探测 器； A放大器；F滤光器； A/D 模数转换骼； D/A 一数模转换器名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3、傅里叶变换红外光谱仪与一般色散型红外分光光度计相比的优点 : 具有很高的辨论力；波数精度高；扫描时闻快；光谱范畴宽；灵敏度高；3.3 高聚物方面的应用 红外光谱是讨论高聚物的一个很有成效的工具；讨论内容也很广泛,不仅可以鉴定 M 知聚合物的结构,剖析各种高聚物中添加剂、助剂、定量分析共聚 物的组成,而且可以考察聚合物的结构,讨论聚合反应,测定聚合物的结晶度、取向度,判别它的立休构型等；. 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页