高分子物理实验讲义1

高分子物理实验

目录

实验一浊点滴定法测定聚合物的溶解度参数 (1)

实验二用旋转黏度计测定聚合物浓溶液的流动曲线 (3)

实验三体积排除色谱法测定聚合物的分子量分布 (6)

实验四用紫外分光光度法测高聚物的组成 (11)

实验五、粘度计的动能校正 (14)

实验六、聚合物的热重分析 (18)

实验七聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定 (20)

实验一 浊点滴定法测定聚合物的溶解度参数

聚合物的溶解度参数是表示物质混合能与相互的关系的参数，与物质的内聚能有关。对于小分子来说，内聚能就是汽化能，可用实验测出摩尔汽化热来表示其摩尔内聚能，从而得出其溶解度参数。因聚合物不能挥发，也不存在气态，因此其溶解度参数不能由汽化热直接测得。用于测定聚合物溶解度参数的实验方法有黏度法、交联后的溶胀平衡法、反相色谱法和浊点滴定法等。也可通过组成聚合物基本单元的化学基团的摩尔吸引常数来估算。确定某一聚合物的溶解度参数对聚合物的选择的重要意义。 一、 目的要求

1. 学习用浊点滴定法测定聚合物的溶解度参数。

2. 了解溶解度参数的基本概念和实用意义。

3. 了解聚合物在溶剂中的溶解情况。 二、 基本原理

溶解度参数是表示物体混合能与相互溶解的关系。根据溶解度参数的定义，溶解度参数δ应为“内聚能密度”的平方根，即：

2

/1)

(

V E ?=δ （1）

浊点滴定法是在两元互溶体系中，如果聚合物的溶解度参数p δ在两个互溶的溶剂s δ值的范围内，就可调节这两个互溶混合溶剂的溶解度参数sm δ，使sm δ与p δ很接近。只要把两个互溶的溶剂按照一定的百分比配成混合溶剂，该混合溶剂的溶解度参数sm δ可以近似地表示成：

2211δ?δ?δ+=sm （2）

式中，1?，2?分别是混合溶剂中组分1和组分2的体积分数。

将待测聚合物于某一溶剂中，然后用沉淀剂来滴定（该沉淀与溶剂互溶）。滴至溶液开始出现混浊即可得到混浊点时混合溶剂的溶解度参数sm δ值。

聚合物溶于两元互溶溶剂的体系中，体系的溶解度参数应有一个范围，本实验选用两种不同溶解度参

数的沉淀剂滴定聚合物溶液，这样可得到溶解该聚合物混合溶剂的溶解度参数的上限和下限，取其平均值就是聚合物的溶解度参数p δ值。

2

ml

mh p δδδ+=

（3）

式中，mh δ为高溶解度参数的沉淀剂滴定聚合物溶液在混浊点时混合溶剂的溶解度参数；ml δ为低溶解度参数的沉淀剂滴定聚合物的混浊点时混合溶剂的溶解度参数。 三、 主要试剂和仪器 1． 主要试剂

三氯甲烷，正戊烷，甲醇，聚苯乙烯 2.主要仪器

10ml 滴定管，大试管，移液管10ml 、5ml 各一支，25ml 容量瓶，50ml 烧杯 四、 实验步骤

1. 称取0.2g 聚合苯乙烯，溶于25ml 选定的溶剂中（先用三氯甲烷作溶剂）。用移液管取5ml 溶液，放入

一试管中，用正戊烷滴定，滴定时要轻轻晃动试管，至沉淀不消失为滴定终点。记下滴定用去的正戊烷体积，然后再用甲醇沉淀剂滴定聚合物溶液，直至沉淀不再消失为止，记下消耗甲醇的体积。 2. 将0.1g 、0.05g 聚苯乙烯溶于25ml 溶剂中，按1，2操作顺序进行滴定。 五、 数据处理

1. 由式（2）计算混合溶剂的溶解度参数mh δ和ml δ

2. 由式（3）计算聚合物的溶解度参数p δ

3. 将结果列于下表：

六、 结果与讨论

1. 将求得的苯乙烯的溶解度参数值同文献值对照，比较有无偏差，查找原因。

2. 浊点滴定法测定聚合物溶解度参数时候，根据什么原则选择溶剂和沉淀剂？溶剂与聚合物的溶解度参

数相近，能否保证二者相溶？为什么？

实验二 用旋转黏度计测定聚合物浓溶液的流动曲线

按照流体力学的观点，流体可分为理想流体和实际流体两大类。理想流体在流动时无阻力，故称为非黏性流体。实际流体流动时有阻力和摩擦力（或称剪切应力），故又称为黏性流体。根据作用于流体上的剪切应力与产生的剪切速率之间的关系，黏性流体又可分为牛顿流体和非牛顿流体。研究流体的流动特性，对聚合物的加工工艺方面有很强的指导意义。 一、 目的意义

1. 学会使用NDJ-4型旋转黏度计。

2. 计算恒温条件下，当剪切速率变化时被测流体的黏度值，并绘制流体的流动曲线。

3. 求出流动幂律指数n 和稠度系数K ，并根据流动幂律指数n 判定所测流体性质。 二、 基本原理

取相间距d y 的两薄层流体，下层静止，上层有一剪切力F ，使其产生一速度d u 。由于流体间有内摩擦力影响，使下层流体的流速比紧贴上层流体的流速稍慢一些，至静止面处流体的速度为零，其流速变化呈线性。这样，在运动和静止面之间形成一速度梯度d u /d y ，也称之为剪切速率。

在稳态下，施于运动面上的力F ，必然与流体内因黏性而产生的内摩擦力相平衡，根据牛顿黏性定律，施于运动面上的剪切应力σ与速度梯度d u /d y 成正比，即

dy

du A F η

σ==/ （1）

式中，d u /d y 为剪切速率，用γ 表示；η为比例常数，称为黏度系数，简称为黏度。式（1）可改写为：

γησ = （2）

以剪切应力σ对剪切速率γ 作图，所得的图线称为剪切流动曲线，简称为流动曲线：

（1） 牛顿流体的流动曲线是通过坐标原点一直线，其斜率即为黏度，即牛顿流体的剪切应力和剪切速

率之间的关系完全服从于牛顿黏性定律：

ηγσ=

，水、酒精、醇类、酯类、油类都属于牛顿流体。

（2） 凡是流动曲线不是直线或虽为直线不通过坐标原点的流体，都称之为非牛顿流体。此时黏度随剪

切速率的改变而改变，这时将黏度称为表观黏度，用a η来表示。聚合物浓溶液、熔融体、悬浮体、

浆状液等大多属于此类。

聚合物流体多数属于非牛顿流体，它们与牛顿流体具有不同的流动特性，两者的动量传递特性也有所差别，进而影响到热量传递、质量传递和反应结果。

对于某些聚合物的浓溶液通常用Ostwald 幂律定律来表示它的黏弹性，即：

n

k γσ = （3）

式中，n 为流动幂律指数，k 为稠度系数（常数）。

对比式（2）、（3），表观黏度a η可以用1-n k γ 来表示，即1-=n a k γη 。

幂律定律在表征流体在黏弹性上的优点是通过n 值大小能判定流体的性质。n >1,为胀塑性流体；n <1为假塑性流体；n =1为牛顿流体。

胀塑性流体和假塑性流体都属于非牛顿流体，用图1来表示。将式（2）两边取对数得：

γσ lg lg lg n k += （4）

用σlg 对γ lg 作图得一直线，n 值和k 值即可定量求出。

σ

三、 仪器介绍

本实验采用的是NDJ-4型旋转黏度计。它适用于实验室，工厂测定各种牛顿型液体的绝对黏度和非牛顿型液体的表观黏度，如定制特殊转筒与标准转筒一起配用，可测定非牛顿流体的流变特性。该仪器可测定石油、树脂、涂料、油墨、糨糊、奶油、药物、沥青等黏性物质，不同物质的液体可选用三种不同的测定附件进行测定。本仪器具有体积小、质量小、使用方便、维护简单、经久耐用且能迅速可靠测定液体黏度的特点。

四、

1. 测试试样

本实验被测样品有两种：一种为假塑性流体-聚乙烯醇浓溶液；另一种为牛顿流体——硅油。 2. 聚乙烯醇溶液的配制

先将一定量的聚乙烯醇放入适量水中，使其溶胀1-2d ，然后加热至60。C ，使聚乙烯醇溶于水中，直到全部溶解成糊状为止。 五、 操作步骤

1. 将NDJ-4型旋转黏度计从仪器箱中取出，放置平稳后接通电源，看电机是否运转正常。

2. 将被测溶液小心地注入测试容器中，直到液面达到锥形面下部边缘。

3. 将旋筒浸入液体直到完全浸没为止，将测试器放在仪器拖架上并将转筒悬于仪器联轴器上。

4. 接通电源，待指针稳定后，读数。读数时视线应保持指针与其镜像重合。

5. 读数后关闭电源，取下测试容器，放在转筒正下方，让转筒上的溶液尽量滴回溶液。

6. 测试完毕后，先切断电源，洗净转筒，清洗容器，清理实验台，将黏度计放入箱中，妥善保管。 六、 数据处理

1.准确完整记录数据于下表中

2.画出σlg -γ lg 流动曲线。

3.求出n 和k 值。

4.讨论该试样属于何种流体。 七、 结果与讨论

1. 牛顿流体和非牛顿流体的主要区别是什么？

2. 浓溶液的浓度对测量结果有什么影响？

实验三 体积排除色谱法测定聚合物的分子量分布

一、 实验目的

1. 了解体积排除色谱法测定聚合物分子分布的原理。

2. 初步掌握凝胶渗透色谱仪的操作技术。

3. 测定聚苯乙烯的分子量分布。 二、 实验原理

聚合物的分子量具有两个特点：一是分子量大，二是分子量具有多分散性。若要确切地描述聚合物试样的分子量，除应给出分子量的统计平均值外，还应给出聚合物试样的分子量分布。理想的是能知道该试样的分子量分布曲线，有时为方便起见，也采用宽度指数和多分散系数?来描述聚合物试样分子量的多分散性：

w

z n

w M

M M

M =

=

? （1）

式中，w M 、n M 、z M 分别是聚合物的重均，数均和Z 均分子量。

聚合物分子量分布的测定方法可分为三类： （1）

利用聚合物溶解度的分子量依赖性，将试样分成分子量不同的级分，从而得到试样的分子量分布，例如沉淀分级法和梯度淋洗分级法。

（2） 利用高分子在溶液中的分子运动性质得出分子量分布，例如：超速离心沉降法。 （3）

利用高分子体积的分子量依赖性得到分子量分布，例如：体积排除色谱法。

体积排除色谱法SEC （Size Exclusion Chromatography ）在早期被称作凝胶渗透色谱法GPC （Gel Permeation Chromatography ），对体积排除色谱的分离机理目前还没有取得一致意见，但是在一般条件下，

排除分离机理被认为是起主要作用的，即高分子溶液通过填充有特种多孔性填料的柱子时是按照分子在溶液中流体力学体积的大小进行分离的。由于它可快速、自动测定聚合物的分子量分布和各级分平均分子量，并可用作制备窄分布聚合物试样的工具。另外，在分离、纯化和分析低分子量混合物方面也起着重要作用。因此，该技术自20世纪60年代出现后，获得了发展和广泛地应用。

通常可以用2

/32

)

(h 表示溶液中高分子的流体的力学体积，根据Flory 特性粘数理论，M

h 2

/32)(][∞

η，

以及MHS （Mark-Honwink-Sakurada ）方程：?∞M ][η，?一般为0.5-1，则1

2/32)(+?∞M

h ，显然分子量

越大分子在溶液中流体力学体积越大。排除分离机理的理论认为，体积排除色谱对多分散高分子的分离主要是由于大小不同的分子的多孔性填料中可以渗透的空间体积不同而形成的。装填在色谱柱中的多孔性填料的表面和内部有着各种大小不同的孔洞和通道，当被分离的试样随着洗提溶剂引入柱子后，溶质分子即向填料内部孔洞渗透，渗透的程度与分子的体积大小有关，比填料的最大孔洞大的所有分子只能位于填料颗粒之间的空隙中，随着溶剂洗提而首先被洗提出来，此时淋出体积即保留体积V R 等于柱中填料的粒间体积V i ，V R =V i 。对于这类分子，色谱柱没有分离作用。相反可以进入填料所有孔的最小分子随着溶剂洗提将最后被洗提出来，V R 等于填料内部的空洞体积V P 和填料粒间体积V i 之和，V R =V i +V P 。对于这类分子，色谱柱同样没有分离作用。只有尺寸介于上述两极端之间的分子，可以向填料的部分孔洞渗透，可渗透的孔洞体积取决于分子体积，对于这些分子，色谱柱才会显示出分离作用，即这类分子的保留体积应为：

P i p p

P i P i R KV V V V c V V c V V V +=+

=+= （2）

式中，K 为该分子可渗入填料内部空洞的V P C 与孔洞总体积V P 之比。

对于比最大孔洞还要大的分子，K =0，V R =V i ；对于能进入填料所有孔的最小分子，K =1，V R =V i +V P ，对于尺寸介于上述两极端之间的分子，0

为了测定聚合物的分子量分布，不仅要把聚合物按照分子量的大小进行分离，还要测定各级分的含量和分子量。级分的含量就是淋出液的浓度，可以通过对于溶液浓度有线性关系的某些物理性质的检测来测定溶液的浓度，例如采用示差折光检测器、紫外吸收检测器、红外吸收检测器等。常用示差折光检测器测定淋出液的折光指数与纯溶剂折光指数之差n ?表征溶液的浓度。因为在稀溶液范围，n ?与溶液浓度c ?成正比。分子量的测定有直接法和间接法。直接法是分子量检测器（粘度法或光散射法）在浓度检测器测定溶液浓度的同时直接测定溶液的分子量。间接法是利用淋出体积与分子量的关系，将测出的淋出体积根据标定曲线换算成分子量。本实验采用间接法测定聚合物的分子量。图1所示的就是SED 工作框图。这样记录仪上得到的SEC 谱图如图2所示，纵坐标为洗提液与纯溶剂的折光指数的差值n ?，在极稀溶液中它成正比于洗提液的相对浓度c ?，横坐标为保留体积V R ，它表征分子尺寸的大小，与分子量M 有关，然后再利用V R 与M 之间的关系，将SEC 谱图的横坐标V R 转换成分子量M 或分子量的对数lg M 。

表示V R与M关系的曲线就是V R作图来表示，如图

3所示，它是在相同的测试条件下测定一组已知分子量的窄分布标准样品SEC谱图，然后将各峰值位置的保留体积V R和相应样品的lg M作图而得到的。对于标样的要求是为窄分布的，其平均分子量的数值必须准确可靠，原则上应当是与待测样品同类的聚合物。以lg M对V R作图得到的标定线在填料的渗透极限范围内通常有直线关系，即：

lg M=A-BV R （2）有时也用自然对数表示：

ln M=A，-B，V R （3）式中，A，=2.303A，B，=2.303B。

由于SEC的机理是按照分子尺寸的大小进行分离，因此与分子量是间接关系。不同类型的高分子当分子量相同时，它们的分子尺寸不一定相同。因此在同一根柱子中采用相同的测试条件下，用不同类型的高分子标样所得到的标定曲线可能并不重合。这样，在测定每种聚合物的分子量分布时都要先用此种聚合物的窄分布标样得到适合于此种聚合物的标定线。这给测定工作带来极大的不便，而且聚合物的窄分布标样并不是很容易得到。但是有一种普适标定曲线却适用于在相同测试条件下不同结构、不同化学性质的聚合物试样，它是根据SEC的排斥分离原理由某种标样的标定曲线转换得带的。因为在相同测试条件下，不同结构、不同化学性质的聚合物试样若具有相同的流体力学体积，则应有相同的SEC保留体

积。由Flory 特性粘数理论，M

h 2

/32)(][∞

η，则2/32)(][h M ∞η，M ][η具有体积的量纲。因此M ][η可

以代替溶液中高分子的液体力学体积。以M ][η 对V R 作图，由不同的聚合物试样所得的标定线应该是重合的，通常lg （M ][η）-V R 的作图被称为普适标定曲线。

这样利用SEC 标定线或普适标定曲线将试样的SEC 谱图F （V R ）-V R 的换算成lg M ，即可得到为自变量的未经归一化的分子量质量微分分布曲线，纵坐标W （lg M ）按下式计算：

M

d dV V F M W R R lg )

()(lg -= （4）

式中，

M

d dV R lg -是标定线各处斜率的倒数，可用图解法或计算法求出。从未经归一化的质量微分分布曲线

W （lg M ）-lg M 可得到归一化的质量微分分布曲线W （lg M ）-lg M 。如果要得到以M 为自变量的未经归一化的质量微分分布曲线M M W -)(，纵坐标W （M ）为：

M

M W dM

M d M W M W 303.2)(lg lg )

(lg )(=

= （5）

而经过归一化的质量微分分布曲线M M W -)(，纵坐标)(M W 为：

M

M W M W 303.2)(lg )(=

（6）

由SEC 谱图还可以计算试样的平均分子量和多分散系数，方法有定义法和函数适应法。本实验计算可采用定义法，见下述。

在SEC 谱图上，在相等的保留体积间隔处读出相应的纵坐标H i ，该值与此区间内淋出液的浓度c ?成正比，此淋出液中的聚合物在总样品所占的质量分数为：

∑=

i

i

i

R i H

H V W )( （7）

再根据标记曲线或普适曲线读出对应于各保留体积间隔的分子量M i 。最后根据各种平均分子量的定义可计算出各种平均分子量和多分散系数：

)(∑

∑

=

i

i

i

i

i

w

H H M M

（8）

1

)]1(

[-∑∑=i

i

i

i

i

n

H

H M M

（9）

?

?

∑

∑=/1)]

([i

i

i

i

i

H H M M η （10）

)1(

)]([∑∑∑∑=i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

n

w H

H M H

H M

M

M （11）

注意，在计算中假定了每一保留体积间隔内淋出的溶液中聚合物的分子量是均一的，因此如果所取间隔较大，在这一间隔内淋出的聚合物分子量就不可能均一，假定的与实际的偏差就较大。所以实际计算时取点应该尽可能多，至少应有20个。 三、 仪器和试剂

1. 凝胶渗透色谱仪（包括进样系统、色谱柱、示差折光仪、级分收集器等）。

2. 聚苯乙烯。

3. 四氢呋喃。 四、 实验步骤

1. 开启稳压电源，等仪器稳定后进样。

2. 配制10ml0.05%-0.3%的聚苯乙烯/四氢呋喃溶液，用聚四氢乙烯过滤膜把溶液过滤到4ml 的专用样品

瓶中，待用。

3. 进样前，在主机面板上设置分析时间、进样量、流速等测试条件，并打开输液泵，将流速调至1ml/min 。

4. 开启示差折光仪，开启数据处理机，输入标定曲线等必要的参数。

5. 将溶液注入体系，测试。在测试过程中，要注意仪器工作是否正常，如正常，45min 后可直接从处理

机上得到谱图。 五、 数据处理

本实验采用定义法处理数据。SEC 谱图是以保留V R 为横坐标，洗提液与纯溶剂的折光指数差值n ?（正比于洗提液的浓度）为横坐标的，人为地将SEC 谱图切割成与纵坐标平行的长条，假如把谱图切割成n 条（n 大于等于20），并且每条的宽度都相等，而每条的高度用H i 表示，则相当于把式样分成n 个级分，每个级分的体积都相等，这样每个级分中聚合物的质量E i 与级分的浓度成正比，每个级分中聚合物在总样品中所占的质量分数i W 可用（7）式来表示，再按（8）-（11）式计算试样的各种平均分子量和多分散系数。

事实上，由于谱峰扩宽效应，SEC 谱图比实际的分子量分布要宽，上面计算的是表观分子量和表观分子量分布宽度。 六、 思考题

SEC 的分离机理和气相色谱的分离机理有什么不同？

实验四用紫外分光光度法测高聚物的组成

一、实验目的：

1.掌握紫外吸收光谱的原理和分析方法。

2.了解紫外光谱在高聚物工业中的应用。

3.测定共聚物的组成。

二、实验原理

一般波长50-400nm的光波为紫外光，其中从200nm到400nm之间为近紫外光区，因为在这一区间紫外光能通过空气和石英玻璃，要具备这区间的紫外分光光度计，构造不复杂，容易推广。小于200nm 的紫外光称为远紫外光区，因为这区间紫外光能被空气中的氧吸收，只能在真空中进行工作，要制造这光区的紫外分光光度计很复杂不易推广。

高聚物大部分是以共价键结合起来的，共价键有σ键和π键中电子的运动各有不同形式的成键轨道，分别称为σ轨道和π轨道。有一成键轨道存在，必须伴随有一个相应的反键轨道（用σ*、π*表示），稳定分子中的各个原子的价电子，都分布在σ轨道和π轨道中运动，反键轨道一般都是空着，电子从成键轨道跃迁到反键轨道，需要吸收一定的能量，这种能量是量子化的。

有些原子如氮、氧、卤等元素等它们的外层电子除参与σ键和π键生成外，还有未参于成键的孤电子对，它们各自在非键轨道上运动，以“n”轨道表示，这些电子的轨道能量在原子结合而成分子的过程中基本没有变化。

一般说来，在大部分的高聚物中，电子由于吸收光子而跃迁到反键轨道，其波长及相应的能量大致

如表1。

表1 各种电子的跃迁、波长及相应的能量

从表中可以看出，σ σ*和π π*的跃迁，吸收的波长都在远紫外区，只有n π*的跃迁是在近紫外区，另外如分子中存在多个双键构成共轭体系时其π π*跃迁能量大为降低，使它的吸收波长出现在近紫外区，属于近紫外光区的吸收波长，可用一般的紫外分光光度计测定。远紫外光区因仪器复杂而很难测定。

在近紫外光区有吸收波长的基团或结构称为发色团，凡有不成键电子对的基团连接在其共轭双键上，能使共轭体系吸收光波移向长波长一端，如-OH 、-NH2、-SH ，卤素等为助色团，使吸收向波长长一端移动的称为向红效应（或称红移），向短波一端移动的称向紫效应。

由于一般具有紫外光谱的化合物，其消光指数ε值都很高而且重复性好，因此用作结构或组成的定量分析，是一个即灵敏又准确的方法。

本实验就是用紫外光谱对苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物的组成进行定量分析。 某一化合物的吸光度（A ）与浓度（C ）的关系是服从朗伯——比耳定律：

LC I I A ε==/log 0

式中，ε为消光系数，L 为吸收层厚度，I 0、I 分别为入射光和透过光的强度，ε在数值上等于单位浓度和单位吸收层度下的吸光度，如果浓度单位为克/升，厚度单位为厘米，那么ε定名为比消光系数，若浓度单位为克分子/升时，其ε定名为摩尔消光系数。

根据吸收定律之加和性，多组分混合物或共聚物的吸光度等于各单独组分吸光度的总和：

A =A 1+A 2+…….

式中A 1、A 2表示单独组分在一定波长下的吸光度，吸光度服从加和性规律使得多元组合份混合物（或共聚物）的定量分析成为可能。

已知聚苯乙烯（Pst ）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ）在265nm 波长均有吸收，但吸收强度差别很大，Pst 吸收得多，消光系数（s ε）大，PMMA 吸收少，消光系数（m ε）小，

将一组不同配比的Pst 和PMMA 的混合物溶于氯仿，制成一定浓度（约10-3M ）的氯仿溶液，在紫外分光光度计测定265nm 处的吸光度（A ）则：

m m s s LC LC A εε+=

其中s ε、m ε为比消光系数，C s 、C m 单位为克/升，将上式整理得：

s m s m W CL

A )(εεε-+=

其中C=C s +C m ，m

s s s C C C W +=

，将一组A/CL 对W s 作图得一标准工作线。

今假定在共聚体中上式关系同样成立，测出共聚物的氯仿溶液在265nm 的吸光度，对照标准工作线即可求出共聚物的组成。 三、 实验仪器和药品

（1） 仪器：紫外分光光度计、电子交流稳压器、10ml 容量瓶

（2） 药品：聚苯乙烯（Pst ）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、氯仿 四、 实验步骤

1. 取3个10ml 容量瓶，洗净烘干，用万分之一天平分别准确称取Pst 、PMMA 和st-MMA 共聚物各20mg

左右，用氯仿溶解（注意高聚物的溶解特点），待测定时将其稀释到刻度，摇匀方可进行吸收光测定，波长选265nm 。

2. 取3个10ml 容量瓶按下表的比例，也用万分之一天平分别准确称取Pst 和 PMMA 共混物，总量在

20mg 左右如上用氯仿溶解，稀释到刻度，摇匀，于265nm 处测定吸光度。

五、 数据处理

1. 从Pst 和PMMA 溶液的吸光度分别算出Pst-PMMA 的比消光系数。

2. 通过和以及混合物的A/CL 对W s 作图。

3. 从工作线和s ε、m ε求出共聚物组成。 六、思考题

1.紫外分光光度计测高聚物的结构和组成，受到哪些限制？

2.进行紫外光谱测定是否可用一般玻璃器皿？为什么？

实验五、粘度计的动能校正

一、实验目的

1.掌握对乌式粘度计进行动能校正的实验方法。

2.了解影响高分子溶液粘度测定的各项因素以及对粘度计进行动能校正的必要性，为准确测定高分子溶液的粘度打下基础。

二、实验原理

高分子溶液粘度测定不仅设备简单，操作便利，而且有相当好的实验精确度，因此作为表征聚合物分子量有效手段之一，高分子溶液粘度测定方法在高分子生产和研究中得到广泛的使用，并作为经常测定的方法。此外，高分子溶液粘度测定方法还可以用来研究高分子在溶液中的形态，高分子链的无扰尺寸、高分子链的柔性程度、支化高分子的支化程度、高分子与溶剂分子的相互作用以及高分子与高根子之间的相互作用等。考虑到如果使用Ostwald式子粘度计，试样液体的体积每次必须是相同的，而且粘度倾斜所导致的流出时间的误差比Ubbelohde式粘度计要大得很多，即在测定高分子溶液粘度时多采用Ubbelohde式粘度计，并且通常采用体积稀释法，即在测完初始浓度高分子溶液在毛细管中的流出时间以后，不断注入不同体积数的纯溶剂，得到不同浓度下高分子溶液的流出时间，将其与纯溶剂流出时间相比以获得高分子溶液的相对粘度和比浓粘度等。虽然用乌式粘度计测定高分子溶液的粘度简单和方便，但是为了准确测量高分子溶液的粘度，对粘度计进行各项校正是必须的，特别当研究对象为极稀的高分子溶液时。一般来说，应该对粘度计做各种校正，包括动能校正、毛细管有效半径校正、流出体积校正、

表面张力校正等。考虑到测量高分子溶液粘度时，通常只需知道高分子溶液相对粘度的大小，因此流出体积校正和表面张力校正，作为初步的近似，在相对粘度的测定中自动消去，一般是可以忽视的。高分子溶质吸附在毛细管管壁上导致毛细管有效半径的减小和界面性质的改变，将会对高分子溶液的粘度产生影响，这种影响只有在极稀高分子溶液中才才会变得显著起来，但只要对粘度测定方法稍加改进即可消除其影响。因此动能校正往往是毛细管粘度计应用时最主要的改正，特别是纯溶剂的流出时间小于100s 时。本实验通过测定不同温度下重蒸馏水在粘度计中的流出时间以确定粘度计的仪器常数，进而对乌式粘度计进行动能校正。

依照Newtow 粘性流动定律，当两层流动液面间（面积等于A ）由于液体分子间的摩擦产生速度梯度期

z

??υ时（图1），液体对流动的粘性阻力f 时为：

z

A f ??=υη

（1）

式中，η为液体的粘度。

当液体在毛细管（图2）里流动时，假使促使流动的力（P R 2π）全部用以克服液体对流动的粘滞阻力，那么在离轴r 和（r+dr ）的两圆柱面间的流动服从下列方程式：

022

=+dr

d rL P r υη

ππ (2)

图1 液体的流动示意 图2 毛细管示意图

式中，P 为促使液体流动的在毛细管两端的压力差。式（2）就决定了液体在毛细管里流动时的流速分布v （r ）。假如液体可以润湿管壁，管壁与液体间没有滑动，则v （R ）=0，那么

)(42)(2

2r R L P dr r L P dr dr

dv r v r

R

r

R

-=

-

==

?

?

η

η

（3）

所以平均流出容速，即在时间t 内流出液体的体积是V 时：

η

πη

ππL PR

dr r R r L P vdr r t v R

R

8)(224

2

20

=

-=

=

?

?

（4）

由式（4）得到液体粘度的表达形式为：

LV

t PR 84

πη=

（5）

推导式（5）时曾假使促使流动的力（P R 2π）全部用以克服液体对流动的粘滞阻力，但事实情况并非完全如此，液体在流动毛细管时获得了一部分动能。显然，在每秒内流出液体所获得的动能E 为：

?

?

=?

??=

R

R

dr

rv v

v rdr E 0

3

2

2

2πρ

ρπ （6）

式（3）和式（6）联立得到：

3

238

3

3

223

8

)

4(

)()

4(

m m R

v R v R

L P dr

r R r L P E πρη

πρη

πρ==-=?

（7）

式中的v m 是对流出体积而言的等效平均流速，即：

η

πL PR

t

R V

v m 82

2

==

（8）

以P ?表示消耗在液体动能的压力差，则：

2

2

m

m

v v R E

P ρπ==

? （9）

经过动能校正后，方程（5）应该写成：

Lt

V m LV

Pt R P P LV

t R πρππη88)(84

4

-

=

?-=

（10）

令L

mV B LV

hgR A ππ8,84

=

=

液体粘度计算公式变为：

t

B t A ρρη-

= （11）

显然，如果某一标准液体在不同下的密度和粘度值为已知，通过测定在不同温度下某一标准液体在粘度计中的流出时间t ，可以得到（

t ρ

η）对t 2

的作图，其斜率值和截距值刚好对应粘度计的仪器常数A 和B 。

考虑动能校正后高分子溶液相对粘度计算式为：

2

20

0//t B A t

B A t t ---

=

ρρη （12）

其中，00ρη、和t 0为纯溶剂的粘度、密度和流出时间。如果120

<

B ，同时假定高分子溶液和纯溶剂

的密度近似相等。则（12）式可简化为：

)]1(

1[2

20

t

t t t r -+=

κη （13）

其中，A

B =κ，为粘度计的仪器常数。从（13）式可知，κ值越大，流出时间t 0越短，则动能校正值就

越大。

确定粘度计的仪器常数A 、B 有三种方法：

1. 用一种粘度计已经精密测定的标准液体在两个或两个以上不同的温度下测定流出时间。应用此法测定时，一定要注意严格控制温度，否则不易测准。

2. 用两种或两种以上不同标准液体在同一温度下测定流出时间。标准液体在选取根据是易于纯化，粘度已经精密测定。要求所选取的一种标准液粘度较大，在所用粘度计中动能校正项极小；另一种标准液体则选取粘度较小的，使之在所用粘度计中动能校正项较大。

3. 用同一种标准液体在同一温度下，在流出液体柱上施加不同的外压力测定流出时间。

本实验选取用第一种方法，用纯水作标准液体在不同温度下测定流出时间，确定仪器常数A 、B 值。 三、 仪器与药品

粘度计（流速较快）一支、秒表一块、25ml 容量瓶、玻璃砂漏斗、恒温水槽及恒温装置一套、重蒸馏水 四、

实验步骤

1. 所用黏度计必须洗净，有时有微量灰尘、油污等会产生局部的堵塞现象，影响溶液在毛细管中的流速，

而导致较大的误差。所以做实验之前，应该彻底洗净。然后在测管C 上端套一软

胶管，并用夹子夹紧使之不漏气。调节恒温槽至（25±0.05） o C 。把黏度计垂直放入恒温槽中，使球1完全浸没在水中，放置位置要合适，以便观察液体流动情况。恒温槽搅拌马达的搅拌速度应调节合适，不致产生剧烈震动，影响测定结果。 2. 取若干毫升的蒸馏水注入黏度计。待恒温后，利用吸球由B 处将溶剂经毛细管吸

入球2和球1中，然后除去吸球使管B 与大气相通并打开测管C 之夹子，让流体依靠自身重力流下。当液面达到刻度线a 时，立刻按停表开始计时，当液面下降到b 时，再按停表，记录流体经毛细管的时间t 1，再重复测量一次，两次相差不得超过0.2s 。

3. 依次再将恒温水浴调节到（30±0.05）o C 、（35±0.05）o C 、（40±0.05）o

C 、（45±0.05）

o

C ，按1、2步骤测出每个温度下的流出时间t 2、 t 3、 t 4和t 5。

五、

数据处理

1. 实验数据记录在下表

2. 用图解法求出A 、B 及κ值：由式（11）可知，用（

t ρ

η）对t 2

的作图可得一条直线，其斜率值和截

距值分别对应粘度计仪器常数A 和B ，再由此求出此粘度计的仪器常数κ值。（纯水在不同温度下的标准密度值及粘度值查相关文献） 六、

思考题

1. 粘度计在什么情况下需要校正？如何校正？

2. 如何从高分子溶液的相对粘度对浓度作图进一步理解在纯溶剂流出时间比较短时进行动能校正

的必要性？

3. 要做好此实验，测定的关键是什么？

实验六、聚合物的热重分析

热重分析（TGA ）是以恒定速度加热试样，同时连续地测定试样的失重的一种动态方法。此外，也可在恒定温度下，将失重作为时间的函数进行测定，应用TGA 可以研究各种气氛下高聚物的热稳定性和热分解作用，测定水分、挥发物和残渣，增塑剂的挥发性，水解和吸湿性，吸附和解吸，气化速度和气化热；升华速度和升华热，氧化降解，缩聚高聚物的固化程度，有填料的高聚物或掺和物的组成，它还可以研究固相反应。因为高聚物的热谱图具有一定的特征性，它也可作为鉴定之用。 一、 实验目的

1. 了解热重分析法在高分子领域的应用。

2. 掌握热重分析仪的工作原理及其操作方法，学会用热重分析。 二、 基本原理

热重分析法（Thermo Gravimetric Analysis ，TGA ）是在程序控温下，测量物质的质量和温度关系的一种技术。现代热重分析仪一般由4部分组成，分别是电子天平、加热炉、程序控温系统和数据处理系统（微计算机）。通常，TGA 谱图是由试样的质量残余率Y （%）对温度T 的曲线（称为热重曲线，TG ）和/或试样的质量残余率Y （%）随时间的变化率DY/dt （%/min ）对温度T 的曲线（称为微商热重法，DTG ）组成，见图1。开始时，由于试样残余小分子物质的热解吸，试样有少量的质量损失，损失率为（100-Y 1）%；

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。

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。

高分子科学简明教程课后习题与试题答案(补充版)

▲为08年6月考试题目 *为14年6月考题 第一章概述 3. 说出10种你在日常生活中遇到的高分子的名称。 答：涤纶、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、PET、蛋白质、核酸、涂料、塑料、合成纤维 6.下列物质中哪些属于聚合物？（1）水；（2）羊毛；（3）肉；（4）棉花；（5）橡胶轮胎；（6）涂料 答：羊毛、棉花、橡胶轮胎、涂料、肉 *7.写出下列高分子的重复单元的结构式：（1）PE；（2）PS；（3）PVC；（4）POM；（5）尼龙；（6）涤纶 答：（1）PE——聚乙烯－CH2－CH2－ （2）PS——聚苯乙烯 （3）PVC——聚氯乙烯 （4）POM——聚甲醛－O－CH2－ （5）尼龙——聚酰胺－NH(CH2)5CO－ （6）涤纶——聚对苯二甲酸乙二醇酯P7 名称结构单元单体单元 H2 C C CH3 H3COOC 聚甲基丙烯酸甲酯一样一样 H2 C H C H3COOC 聚丙烯酸甲酯一样一样 —NH(CH2)6NHCO(CH)4CO—尼龙-66 —NH(CH2)6NH— —CO(CH)4CO— 无 H2 C C H3C H C C H2 聚异戊二烯一样一样 ▲ （1）高分子；（2）链节；（3）聚合度；（4）多分散度；（5）网状结构；（6）共聚物 答：（1）高分子也叫聚合物分子或大分子，具有高的相对分子量，其结构必须是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元实际是或概念上是由相应的小分子衍生而来的。 （2）链节是指结构重复单元，重复组成高分子分子结构的最小结构单元。 （3）聚合度是单个聚合物分子所含单体单元的数目。

（4）多分散性：除了蛋白质、DNA等外，高分子化合物的相对分子质量都是不均一的 （5）网状结构是交联高分子的分子构造。 （6）共聚物：由一种以上单体聚合而成的聚合物。 14、平均相对分子质量为100万的超高相对分子质量PE的平均聚合度是多少？ P＝100×10000/28＝35700 ▲21、高分子结构有哪些层次？各层次研究的内容是什么？ 答：高分子结构由4个层次组成： a、一级结构，指单个大分子内与基本结构单元有关的结构，包括结构单元的化学组成、链接方式，构型，支化和交联以及共聚物的结构 b、二级结构，指若干链节组成的一段链或整根分子链的排列形状。 c、三级结构在二级的基础上许多这样的大分子聚集在一起而形成的结构，包括结晶结构，非晶结构，液晶结构和取向结构。 d、四级结构，指高分子在材料中的堆砌方式。 22、什么是高分子的构型？什么是高分子的构象？请举例说明。 答：构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；高分子链由于单键内旋转而产生分子在空间的不同形态称为构象。构象与构型的根本区别在于，构象通过单键内旋转可以改变，而构型无法通过内旋转改变。 26、用粗略示意图表示：（1）线型聚合物（2）带短支链聚合物（3）交联XX（4）星形聚合物 27、试分析线形、支化、交联高分子的结构和性能特点。 线形高分子的分子间没有化学键结合，在受热或受力时可以互相移动，因而线形高分子在适当溶剂中可以溶解，加热时可以熔融，易于加工成形。 交联高分子的分子间通过支链联结起来成为了一个三锥空间网状大分子，高分子链不能动弹，因而不溶解也不熔融，当交联度不大时只能在溶剂中溶胀。 支化高分子的性质介于线形高分子和交联（网状）高分子之间，取决于支化程度。 第三章链式聚合反应 1．下列烯类单体适于何种机理聚合：自由基聚合，阳离子聚合或阴离子聚合？并说明理由。 CH2=CHCl CH2=CCl2 CH2=CHCN CH2=C(CN)2CH2=CHCH3CH2=C(CH3)2 CH2=CHC6H5 CF2=CF2 CH2=C(CN)COOR CH2=C(CH3)－CH=CH2 解：CH=CHCl适于自由基聚合，Cl原子是吸电子基团，也有共轭效应，但均较弱。 CH2=CCl2适于自由基聚合和阴离子聚合。Cl原子是吸电子基团，也有共轭效应。2个Cl原子的吸电子性足够强。 CF2=CF2适合自由基聚合，F原子体积小，结构对称。 CH2=CHC6H5 与CH2=CH-CH=CH2可进行自由基聚合、阳离子聚合以及阴离子聚合。因为共轭体系п电子的容易极化和流动。 CH2=CHCN适合自由基聚合和阴离子聚合。-CN是吸电子基团，并有共轭效应。 CH2=C(CN)2适合阴离子聚合。2个-CN是强吸电子基团。 CH2=C(CH3)2适合阳离子聚合。CH3为供电子基团，CH3与双键有超共轭效应。 CH2=C(CN)COOR适合阴离子聚合，两个吸电子基的吸电子性很强。 CH2=CCH3COOR适合自由基聚合和阴离子聚合。因为是1，1二取代基，甲基体积较小，COOR为吸

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

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

修改高分子化学实验指导书(最新x)

目录 实验一苯乙烯的悬浮聚合 (1) 实验二甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 (4) 实验三乙酸乙烯酯的溶液聚合 (6) 实验四醋酸乙烯酯的溶液聚合与聚乙烯醇的制备 (7) 实验五醋酸乙烯酯的乳液聚合 (10) 实验六聚己二酸乙二醇酯的制备 (13) 实验七甲基丙烯酸甲酯－苯乙烯悬浮共聚 (16) 实验八阳离子交换树脂的制备 (19) 实验九酚醛树脂制备 (21) 实验十单体、引发剂和溶剂的精制

实验一苯乙烯的悬浮聚合 1.1 目的要求 (1) 学习悬浮聚合原理和实验技术． (2) 掌握苯乙烯的悬浮聚合的实验操作 1.2 实验原理 悬浮聚合是依靠激烈的机械搅拌使含有引发剂的单体分散到与单体互不相溶的介质中实现的，由于大多数烯类单体只微溶于或几乎不溶于水，悬浮聚合通常都以水为介质。在进行水溶性单体如丙烯酰族的悬浮聚合时，则应当以憎水性的有机溶剂如烷烃等作分散介质，这种悬浮聚合过程被称为反相悬浮聚合。 在悬浮聚合中，单体以小油珠的形式分散在介质中，每个小油珠都是一个微型聚合场所，油珠周围的介质连续相则是这些微型反应器的热传导体。因此，尽管每个油珠中单体的聚合与本体聚合无异，但整个聚合体系的温度控制还是比较容易实现的。 悬浮体系是不稳定的，尽管加入悬浮稳定剂可以帮助稳定单体颗粒在介质中的分散，稳定的高速搅拌与悬浮聚合的成功关系极大。搅拌速度还决定着产品聚合物颗粒的大小，一般说来，搅速越高则产品颗粒越细。产品的最终用途决定着搅拌速度的大小，因为用于不同场合的树脂颗粒应当有不同的颗粒度，用作离子交换树脂和泡沫塑料的聚合物颗粒应当比1mm还大一些，而用作牙科材料的树脂颗粒的粒径则应小于0.1mm，直径为0.2一0.5mm 的树脂颗粒则比较适于模塑工艺。 悬浮聚合体系中的单体颗粒存在着相互结合形成较大颗粒的倾向，特别是随着单体向聚合物的转化，颗粒的粘度增大，颗粒间的粘连便越容易，这个问题的解决在大规模工业生产中有决定性的意义，因为分散颗粒的粘连结块不仅可以导致散热困难和爆聚，还可能因使管道堵塞而造成反应体系的高压力，只有当分散颗粒中单体转化率足够高、颗粒硬度足够大时，粘连结块的危险才消失。因此，悬浮聚合条件的选择和控制是十分重要的。 工业上常用的悬浮聚合稳定剂有明胶、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺和聚乙烯醇等，这类亲水性的聚合物又都被称为保护胶体。另一大类常用的悬浮稳定剂是不溶于水的无机物粉末，如硫酸钡、磷酸钙、氢氧化铝、钛白粉、氧化锌等等，其中工业生产聚苯乙烯时采用的一个重要的无机稳定剂是二羟基六磷酸十钙(Ca10(PO4)6(OH)2)。 本实验进行苯乙烯的悬浮聚合，若在体系中加入部分二乙烯基苯，产物具有交联结构并有较高的强度和耐溶剂性等，可用作制备离子交换树脂的原料。 1.3 仪器及药品 三口烧瓶、回流冷凝管、搅拌器、固定夹及铁架、加热器、温度计、量筒、烧杯。 苯乙烯单体45g、聚乙烯醇1.0g、过氧化二苯甲酰(BPO)0.45g、蒸馏水。 1.4 实验装置

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

高分子化学实验8

高分子化学实验 梁晖卢江主编 出版社化学工业出版社书号 ISBN 7-5025-5633-X 出版日期 2005-7-1

目录 第1章高分子化学实验的基础技术 (1) 1.1 聚合反应装置 (1) 1.2 聚合体系的除湿除氧 (5) 1.3 单体的纯化与贮存 (6) 1.4 常见引发剂（催化剂）的提纯 (8) 1.5 常见溶剂的处理 (9) 1.6 聚合物的分离与提纯 (10) 附：几种常见单体和溶剂的提纯处理 (12) 主要参考文献 (14) 第2章逐步聚合反应的实施 (15) 2.1 熔融聚合 (15) 实验一聚对苯二甲酸乙二醇酯(涤纶)的合成及其熔融纺丝 (16) 2.2 溶液聚合 (18) 实验二聚苯硫醚的合成 (19) 2.3 界面缩聚 (20) 实验三对苯二甲酰氯与己二胺的界面缩聚 (21) 2.4 固相聚合 (23) 实验四固相聚合法合成高分子量聚碳酸酯 (23) 2.5 逐步聚合预聚体的合成及其固化 (26) 实验五醇酸树脂缩聚反应动力学 (27) 实验六三聚氰胺—甲醛树脂的合成及层压板的制备 (29) 实验七软质聚氨酯泡沫塑料的制备 (31) 实验八不饱和聚酯预聚体的合成及其交联固化 (32) 实验九双酚A型环氧树脂的合成及其固化 (35) 主要参考文献 (38) 第三章自由基聚合反应的实施 (40) 3.1 本体聚合 (40) 实验十甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 (41) 3.2 溶液聚合 (42) 实验十一乙酸乙烯酯的溶液聚合 (42) 3.3 沉淀与分散聚合 (43) 实验十二沉淀聚合合成单分散MMA/二乙烯基苯DVB交联微球 (44) 实验十三苯乙烯/丙烯酸丁酯的分散共聚合 (45)

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