測(cè)定高聚物結(jié)晶速率的方法(測(cè)定聚合物結(jié)晶度的方法有幾種簡(jiǎn)述其基本原理和實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的問題)

1.測(cè)定聚合物結(jié)晶度的方法有幾種簡(jiǎn)述其基本原理和實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的問題

結(jié)晶度的測(cè)定及原理 1. X射線衍射法測(cè)結(jié)晶度 此法測(cè)得的是總散射強(qiáng)度，它是整個(gè)空間物質(zhì)散射強(qiáng)度之和，只與初級(jí)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(duì)散射總強(qiáng)度之比。 2. 密度法測(cè)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(cè)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(cè)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(jiǎn)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(gè)晶帶可以測(cè)定結(jié)晶聚合物的結(jié)晶度。

4. 差示掃描量熱法（DSC法）測(cè)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(cè)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(dòng)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(cè)定聚合物玻璃化溫度

測(cè)定聚合物玻璃化溫度的方法主要有以下幾種：

1.膨脹計(jì)法

在膨脹計(jì)內(nèi)裝入適量的受測(cè)聚合物，通過抽真空的方法在負(fù)壓下將對(duì)受測(cè)聚合物沒有溶解作用的惰性液體充入膨脹計(jì)內(nèi)，然后在油浴中以一定的升溫速率對(duì)膨脹計(jì)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(duì)應(yīng)有折點(diǎn)。折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度即為受測(cè)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(duì)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(jì)法，找出曲線上的折點(diǎn)所對(duì)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(cè)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(shí)，聚合物分子鏈內(nèi)的鏈段開始運(yùn)動(dòng)，在DSC曲線上，表現(xiàn)為基線出現(xiàn)特征的臺(tái)階狀突變，根據(jù)這一突變可以計(jì)算出Tg來。

5.動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析（DMA）法

高分子材料的動(dòng)態(tài)性能分析（DMA）通過在受測(cè)高分子聚合物上施加正弦交變載荷獲取聚合物材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)。這種動(dòng)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(chǔ)能模量，對(duì)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(duì)粘彈性材料加載時(shí)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(shí)，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(shí)反映在儲(chǔ)能模量，損耗模量和阻尼系數(shù)上。它們的峰值對(duì)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(dòng)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(shí)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(cè)定高聚物的結(jié)晶度

密度梯度法是測(cè)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(duì)于無規(guī)則外性的聚合物材料，密度梯度法是測(cè)定其密度的最簡(jiǎn)單有效方法。

而對(duì)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(duì)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(jì)算該聚合物的結(jié)晶度。

另外，通過對(duì)聚合物結(jié)晶過程中密度變化的測(cè)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(duì)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(dòng)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(cè)量對(duì)研究聚合物的物理性能和加工條件、過程對(duì)性能的影響有重要的意義。