结晶表征
- 格式:doc
- 大小:24.50 KB
- 文档页数:3
药物晶型物质在结晶时由于受各种因素影响,使分子内或分子间键合方式发生改变,致使分子或原子在晶格空间排列不同,形成不同的晶体结构。
同一物质具有两种或两种以上的空间排列和晶胞参数,形成多种晶型的现象称为多晶现象(polymorphism)。
虽然在一定的温度和压力下,只有一种晶型在热力学上是稳定的,但由于从亚稳态转变为稳态的过程通常非常缓慢,因此许多结晶药物都存在多晶现象。
固体多晶型包括构象型多晶型、构型型多晶型、色多晶型和假多晶型。
同一药物的不同晶型在外观、溶解度、熔点、溶出度、生物有效性等方面可能会有显著不同,从而影响了药物的稳定性、生物利用度及疗效,该种现象在口服固体制剂方面表现得尤为明显。
药物多晶型现象是影响药品质量与临床疗效的重要因素之一,因此对存在多晶型的药物进行研发以及审评时,应对其晶型分析予以特别的关注。
目前鉴别晶型主要是针对不同的晶型具有不同的理化特性及光谱学特征来进行的,现将几种常用且特征性强、区分度高的方法介绍如下,以供参考。
1 X-射线衍射法(X-ray diffraction)X-射线衍射是研究药物晶型的主要手段,该方法可用于区别晶态和非晶态,鉴别晶体的品种,区别混合物和化合物,测定药物晶型结构,测定晶胞参数(如原子间的距离、环平面的距离、双面夹角等),还可用于不同晶型的比较。
X-射线衍射法又分为粉末衍射和单晶衍射两种,前者主要用于结晶物质的鉴别及纯度检查,后者主要用于分子量和晶体结构的测定。
1.1 粉末衍射粉末衍射是研究药物多晶型的最常用的方法。
粉末法研究的对象不是单晶体,而是众多取向随机的小晶体的总和。
每一种晶体的粉末X-射线衍射图谱就如同人的指纹,利用该方法所测得的每一种晶体的衍射线强度和分布都有着特殊的规律,以此利用所测得的图谱,可获得出晶型变化、结晶度、晶构状态、是否有混晶等信息。
该方法不必制备单晶,使得实验过程更为简便,但在应用该方法时,应注意粉末的细度,而且在制备样品时需特别注意研磨过筛时不可发生晶型的转变。
影响高分子结晶的因素及其表征在诸多影响高分子聚合物结晶能力的因素中,既有外界温度、时间与作用力等条件,又有高分子聚合物本身结构的因素。
由于分子结构的不同,有能够结晶和不能结晶之分,也有易于结晶和难以结晶之分,还有熔点高低之分。
(1)化学结构的影响从分子结构来看,线型高分子聚合物、支链型高分子聚合物和交联度不大的网状结构高分子聚合物都能够进行结晶。
而体型结构的高分子聚合物,如酚醛树脂、硬质橡胶等,就根本不可能产生结晶。
大多数橡胶,如天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、顺丁橡胶、反式聚丁二烯橡胶和氯丁橡胶等,在结构上均为有规则的立体构型,均能结晶。
从高分子聚合物的结构上来看,化学结构越简单,分子链规则的或者大部分规则的就越容易产生结晶。
用一般工艺合成生产的丁苯橡胶、丁腈橡胶等,由于其侧基排列不规则,链节的首尾相接的方式也无规律可言,甚至是含有一些支链结构,更使分子链的结构极不规整,所以这类橡胶不能进行结晶。
使用齐格勒-纳塔催化体系而聚合的顺丁橡胶,由于其结构规整性理想就比较容易结晶。
(2)分子间作用力的影响分子间的作用力有利于将分子结合在晶体之中,从而提高了结晶的能力。
有强极性基的高分子聚合物,特别是能形成氢键的聚酰酸(即尼龙),它甚至在熔融状态时也能产生半有序区(即结晶中心)。
对于橡胶类来说,以天然橡胶和氯丁橡胶相比较,后者的分子间作用力比前者大,所以就易于结晶,熔点也比较高。
但是,如果高分子聚合物的极性太大,以致使分子链段不能有任何运动的可能性时(如纤维素),虽然其分子链本身较为规整,也不能进行结晶,这也是其柔性因素所影响的结果。
(3)分子链柔性的影响对于柔性分子链的高分子聚合物来说,柔性过小则不易转变为有序排列,也就不易结晶。
总而言之,高分子聚合物的分子结构对结晶的影响是比较复杂的,即使是结构非常类似的同类高聚物,如天然橡胶和顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶,它们冷冻结晶的速度和伸长结晶的速度都不一样。
这可能是由于天然橡胶微观结构比较整齐,相对分子质量也比较大,有极性组分和有一部分天然杂质,致使冷冻结晶速度较快,其熔点也较高。
第38卷,第10期 光谱学与光谱分析Vol.38,No.10,pp67-682 0 1 8年1 0月 Spectroscopy and Spectral Analysis October,2018 红外光谱法表征聚己内酯结晶度的研究梁庆优,杨贤锋,宋国胜*,向兴华华南理工大学分析测试中心,广东广州 510640摘 要 用等温结晶的方法制备了不同结晶度的聚己内酯样品,用DSC标定了样品的结晶度。
样品的红外光谱图经分峰处理后,用结晶度为横坐标、1 470cm-1的峰面积A1 470与1 458cm-1的峰面积A1 458的比值为纵坐标绘制函数图,回归方程为y=-5.034 6x2+5.380 2x-0.030 3,R2=0.996 3,拟合关系良好。
结果表明红外光谱可以用来表征聚己内酯的结晶度。
1 470和1 458cm-1两个峰代表了亚甲基CH2不同的剪式振动状态。
拟合曲线的增长趋缓表明聚己内酯结晶时更易在晶胞的b轴方向堆砌。
关键词 聚己内酯;红外光谱;结晶度;亚甲基;剪式振动文献标识码:A 文章编号:1000-0593(2018)10-0067-02 收稿日期:2018-04-30,修订日期:2018-07-01 基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金项目(20152M058)和华南理工大学高层次引进人才启动经费项目资助 作者简介:梁庆优,1982年生,华南理工大学分析测试中心工程师 *通讯联系人 e-mail:sgsscut@126.com 聚(ε-己内酯),简称聚己内酯(PCL),是一个古老而又新兴的材料,由于其可降解性和生物相容性,目前在生物医学领域得到了越来越广泛的应用。
本文使用的聚己内酯为商品化的医用材料,经凝胶渗透色谱(GPC)分析,其Mw为41 412g·mol-1,Mn为37 619g·mol-1。
采用等温结晶的方法获得不同结晶度的样品。
配制合适浓度的氯化钠水溶液以获得-10和-6℃的稳定环境;3℃由冰水混合物获得;23℃为室温,设置水和空气两种环境;47℃由有控温平板电炉实现,结晶时为空气环境。
药物分析中的药物结晶研究药物结晶是药物分析中的重要研究方向之一,它通过探究药物的晶体结构和性质,为药品的研发和生产提供了重要的理论基础和技术支持。
本文将从药物结晶的基本原理、研究方法和应用角度进行论述。
1. 药物结晶的基本原理药物结晶是在适当的溶剂中,由于药物分子之间的相互作用力而形成具有一定有序性的晶体。
药物结晶的基本原理可归纳为溶剂选择、溶剂温度、溶剂浓度和溶剂pH值等因素的影响。
1.1 溶剂选择溶剂选择是影响药物结晶的重要因素。
药物溶解度与溶剂的极性、键能、饱和度和存在形式等有密切关系。
在选择溶剂时,需要考虑溶剂的亲疏水性和溶剂的溶解能力,以及药物的特点和研究目的。
1.2 溶剂温度溶剂温度对药物结晶过程中的晶体形态和结晶速率有重要影响。
一般来说,温度升高会促进溶液中药物分子的运动,有利于形成较大晶体颗粒。
但是温度过高又会导致晶体粗大、结晶度低、晶型转变等问题。
因此,在药物结晶研究中需要根据具体药物的特性选择合适的结晶温度。
1.3 溶剂浓度溶剂浓度是影响药物结晶的重要因素之一。
过高或过低的溶剂浓度都会对药物的结晶产率和纯度造成影响。
通常来说,合适的溶剂浓度能够提供较好的晶体形态和结晶度。
1.4 溶剂pH值溶剂的pH值对药物结晶也有一定的影响。
药物分子在不同pH值的溶液中,其离子态和非离子态的比例不同,从而影响了溶剂的溶解性和药物分子的相互作用力。
因此,在药物结晶研究中,合适的溶剂pH值也是需要考虑的因素。
2. 药物结晶的研究方法药物结晶研究涉及许多实验技术和分析方法,包括晶体生长动力学研究、晶体形态表征、晶体结构分析等。
2.1 晶体生长动力学研究晶体生长动力学研究是药物结晶研究中的重要方向之一。
通过实验室制备不同条件下的药物晶体,观察晶体的生长形态和速率,分析晶体生长的动力学过程,推测药物结晶的机制和影响因素。
2.2 晶体形态表征晶体形态表征是药物结晶研究中必不可少的内容。
通过显微镜观察药物晶体的外形、尺寸和形态,利用非接触式测量方法如显微照相、光学显微镜、电子显微镜等,对药物晶体形态进行表征和测量。
动态再结晶原位表征1.引言1.1 概述概述部分的内容可以介绍动态再结晶原位表征的背景和意义。
以下是一个概述的示例:概述:动态再结晶原位表征是一种重要的材料表征技术,它能够实时观察和分析材料在高温、高应变条件下的再结晶行为。
再结晶过程是材料加工中的关键步骤,在材料的塑性变形中起着重要作用。
动态再结晶作为一种晶界调控机制,能够显著改善材料的塑性变形能力和力学性能。
因此,对动态再结晶的原位表征具有重要意义。
随着先进制造技术的发展,材料的要求越来越高,对于材料的性能和稳定性提出了更高的要求。
然而,在材料加工过程中,由于高温和大应变引起的再结晶行为却容易导致材料的失稳和性能下降。
因此,为了探究再结晶的机制和调控再结晶过程,动态再结晶原位表征技术应运而生。
动态再结晶原位表征技术能够实时观察并分析材料在加工过程中的再结晶行为,为进一步研究材料的显微结构和力学性能提供了重要依据。
通过原位表征技术,研究人员能够观察到材料在高温和强应变条件下的晶粒再结晶过程,了解晶界的演化和晶粒尺寸的变化。
这对于优化材料的制备工艺和提升力学性能具有重要意义。
本文将重点介绍动态再结晶原位表征的概念、原理和应用。
通过对这一领域的深入探究,旨在为材料科学和工程领域的研究人员提供更多关于动态再结晶基础理论和实践应用的知识,同时探讨其在材料制备和性能调控中的潜在优势和未来发展方向。
文章结构部分主要介绍了本篇长文的整体组织架构,以及各个章节的内容概要。
通过明确文章结构,读者可以更好地了解整篇文章的布局和内容主题。
具体内容如下:本篇长文的文章结构按照如下方式组织:1. 引言1.1 概述引言部分首先对动态再结晶原位表征这一主题进行简要的概述,介绍了该技术的背景和研究意义。
1.2 文章结构文章结构部分即当前所在部分,主要介绍了整篇文章的章节组织和各个章节的内容概要,为读者提供了整体的阅读导引。
1.3 目的引言最后明确了本篇长文的研究目的,即探讨动态再结晶原位表征的应用和发展前景。
塑料结晶表征
塑料结晶表征是指对塑料的结晶度、晶体结构和晶体形态进行表征和测量的方法。
结晶度是指塑料中结晶区域所占的比例,直接影响塑料的性能和加工性能。
以下是几种常见的塑料结晶表征方法:
1.密度法:通过测量塑料的密度,可以间接推算出其结晶度。
一般来说,结
晶度越高,密度越大。
2.X射线衍射法:利用X射线在结晶区域和非结晶区域衍射强度的不同,可
以区分结晶度和晶体结构。
通过分析衍射图谱,可以得到结晶度、晶格常数、晶面间距等参数。
3.红外光谱法:通过分析红外光谱的吸收峰和指纹图谱,可以区分不同塑料
的结晶度和晶体结构。
该方法具有较高的灵敏度和分辨率。
4.热分析法:通过测量塑料在加热过程中的热性能变化,如熔点、热分解温
度等,可以推断其结晶度和晶体结构。
常见的热分析方法有差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TGA)。
以上都是比较常见的塑料结晶表征方法,选择何种方法取决于具体的应用需求和实验条件。
总结来说,塑料结晶表征是指对塑料的结晶度、晶体结构和晶体形态进行表征和测量的方法,主要包括密度法、X射线衍射法、红外光谱法和热分析法等。
通过这些方法可以得到塑料的结晶度和晶体结构信息,有助于了解其性能和加工行为,并优化其应用。
材料表面性质的表征方法分析随着现代工业的不断发展,材料科学成为了备受瞩目的研究领域之一。
在材料科学中,表面性质的表征方法是一个十分重要的研究方向。
材料的表面性质直接影响着材料的使用寿命、性能和质量。
因此,如何准确地评估材料的表面性质是当前材料研究领域的重点之一。
本文将对表面性质的常用表征方法进行分析。
一、光学显微镜光学显微镜,也称光学显微镜,是一种可以通过放大观察材料表面特征的仪器。
通过光学显微镜,可以观察到材料表面的显著特征,例如颗粒分布、表面缺陷等。
然而,光学显微镜也有缺点,例如它只能观察到材料表面的外部形态,而无法观测到内部结构。
二、扫描电子显微镜扫描电子显微镜(SEM)是一种广泛使用于材料研究领域的表征方法。
SEM利用电子束扫描材料表面,可以得到高分辨率的表面图像。
通过SEM可以观察到材料表面的形貌、纹理、晶体结构和表面缺陷等特征。
电子束的直径和材料表面结构的尺度可以达到亚纳米级别。
在SEM观测中,还可以进行显微分析,例如能谱分析和透射电子显微镜等。
三、原子力显微镜原子力显微镜(AFM)是一种非接触式测量表面形貌和结构的表征方法。
AFM利用自发振荡的延伸石英晶体悬挂探针在材料表面扫描,将悬挂探针与材料表面之间的相互作用转化为电信号输出。
通过对这些信号的处理,就可以获取到高分辨率的表面图像。
AFM的分辨率可以达到亚纳米级别,并且可以定性和定量地分析材料的物理性质和力的作用。
四、拉曼光谱拉曼光谱是一种用于研究材料化学成分和结构的方法。
材料吸收不同波长的激光,激活分子振动,能被拉曼散射。
当被检测样品经过激光照射后,将产生拉曼散射光,达到光谱分析的目的。
能够提供振动、转动以及振转混合的信息,可以提供化学官能团的信息,以及样品中的晶格结构等信息。
拉曼光谱具有以下特点:非接触式测量,不涉及样品制备、无需使用标记,因此可以广泛应用在表面性质表征中。
五、X射线衍射X射线衍射(XRD)是一种用于研究材料结晶性质的表征方法。
结晶度和取向度——X射线衍射分析东华大学分析测试中心,朱育平一.结晶度结晶度是表征聚合物材料的一个重要参数,它与聚合物许多重要性能有直接关系。
为了研究聚合物材料结构与性能的关系,准确测定聚合物这个参数越来越受到人们的重视。
目前在各种测定结晶度的方法中,人们已公认用X射线衍射法测定的结晶度具有明确的物理意义。
自分峰程序问世以来,人们就把分峰方法广泛用于计算结晶度。
尤其是Jade软件中的分峰程序使用非常方便,使X射线衍射法计算结晶度更为快捷和普遍。
1.1结晶度的定义图1.1是SiO2的X射线衍射谱图,图中呈现一个个尖锐的衍射峰,这是典型的多晶体物质结晶完善的X射线衍射谱图。
那么,非晶物质的X射线衍射谱图是怎样的图形呢?请看图1.2,此图是玻璃的X射线衍射谱图,玻璃基本上完全是非晶,其组成也是SiO2。
从图1.2可以看到:非晶物质的X射线衍射谱图并不是一根直线,而是呈现一个很宽的峰,称作非晶峰,由于其形如鼓包,因此又常常称作“非晶包”。
非晶峰的特征是:(1)峰弱而宽;(2)峰的中心一般在15~25︒之间;(3)峰的分布无规则,并且有的非晶物质在40~50︒之间还存在一个很小的二级非晶峰。
对于有的非晶物质或半结晶物质在小角(8︒以下)处,曲线还呈现向上翘,并且背景散射较高(见图1.2中基线以下部分,称作背景散射),这是由非晶相和晶相内微小电子密度涨落产生的热漫散射引起的。
图1.1 结晶SiO2的X射线衍射谱图图1.2 非晶SiO2的X射线衍射谱图由图1.1和图1.2可以看到:对于同一种物质,不论是晶体还是非晶体,对X射线的总散射强度是一常数。
也就是说,完全非晶的散射峰积分强度∑a I与完全结晶的总衍射峰积分强度∑c I是相等的,即∑a I=∑c I(1)图1.3是聚乙烯随温度的变化。
在常温(27℃)时(见图a),聚乙烯是半结晶物质,图中呈现几个明锐的衍射峰,非晶峰(图中用虚线显示)较小,说明结晶度较高。
原子力显微镜表征结晶结构的方法
原子力显微镜(AFM)是一种用于表征材料表面的高分辨率显微镜。
通过探针与样品表面的相互作用,AFM可以实现纳米级别的表征。
在材料科学中,AFM广泛用于研究材料的结晶结构。
AFM表征结晶结构的方法主要有以下几种:
1. 原子分辨成像
原子力显微镜可以实现原子级别的成像,通过纳米级别的探针扫描样品表面,可以得到样品表面原子的高分辨率拓扑图像。
通过对拓扑图像进行分析,可以确定样品的结晶结构。
例如,可以通过原子分辨成像确定金属晶体中的原子排列方式。
2. 晶体缺陷检测
材料晶体中的缺陷对材料性能的影响非常大。
通过AFM可以检测晶体中的缺陷,例如晶格错位、孪生等。
这些缺陷会对晶体的表面形貌和电学性质产生影响。
3. 晶体生长过程监测
材料的晶体生长过程对结晶结构和性能具有重要影响。
通过AFM 可以实时监测晶体生长过程中的表面形貌变化,例如晶面生长速率、晶面形态等。
4. 纳米力谱学
通过AFM可以测量样品表面的力学性质,例如硬度、弹性模量等。
这些力学性质对材料的结晶结构具有重要影响,可以用于判断材料的结晶状态。
总之,原子力显微镜是表征材料结晶结构的重要工具,可以提供高分辨率、高精度的表征结果。
通过结合其他分析手段,可以更全面地了解材料的结晶结构和性质。
生物大分子的结晶与结构表征生物大分子是构成生命的基本分子单位之一,包括核酸、蛋白质、多糖等。
这些大分子具有复杂的结构和多样的功能,它们的结晶和结构表征对于深入理解生命活动、研究生物化学和生物医学等领域都有重要的意义。
一、生物大分子的结晶生物大分子的结晶是将它们从溶解状态转化为结晶状态,形成规则的晶体。
生物大分子的结晶与其他化学物质的结晶不同,在结晶的过程中要考虑到生物大分子的稳定性和活性。
结晶过程需要复杂的条件控制,比如溶液成分、温度、pH值等。
取得生物大分子的结晶是一项复杂的过程。
一般来说,需要先准备一个高纯度的生物大分子样品,然后通过逐步调整周围条件,使其逐渐形成晶体。
这个过程需要耗费大量的时间和精力,而且需要专业的技术人员指导和操作。
二、生物大分子的结构表征生物大分子的结晶是获得其结构信息的前提,而结构表征则是对结晶的结果进行详细分析和解释。
结构表征的方法通常有X射线衍射、核磁共振、电子显微镜等。
1. X射线衍射法X射线衍射法是一种最常用的生物大分子结构表征方法。
通过将X射线射入生物大分子晶体,测量出X射线在晶体中的散射图案,然后通过计算和模拟等手段,得出晶体的结构信息。
X射线衍射法可以研究几乎所有生物大分子的结构,包括蛋白质、核酸、多糖等。
2. 核磁共振法核磁共振法是另一种生物大分子结构表征方法。
它通过在样品中添加一些核磁共振可检测的物质,然后对样品进行核磁共振测试。
由于不同分子的核磁共振信号是不同的,所以可以通过分析信号的强度和位置等信息,得出样品的结构信息。
核磁共振法可以研究蛋白质、核酸等生物大分子的结构。
3. 电子显微镜法电子显微镜法是一种通过电子束照射生物大分子样品,获得高分辨率图像,进而研究其结构的方法。
这种方法可以分辨出样品中的细微结构和细节,具有非常高的分辨率。
然而,这种方法一般只能用于较小的生物大分子,比如蛋白质,不能用于大分子的结构研究。
结构表征的结果可以帮助我们深入理解生物大分子的结构和功能关系。
高分子材料的结晶和动力学研究一、前言高分子材料广泛应用于现代工业,因其良好的机械性能,化学稳定性和可塑性等特点。
然而,高分子材料内部多数为非晶态,其性质受结晶度影响很大。
因此,研究高分子材料的结晶及动力学行为对于掌握其性质和生产控制具有重要意义。
二、高分子材料的结晶1. 结晶的定义及分类高分子材料结晶是指在一定温度下,高分子链在分子间作用力的作用下,有序排列并逐渐形成规则的结晶区域。
常见的高分子结晶有三种类型:①单向拉伸结晶:高倍定向拉伸过程中,拉伸方向上的分子先形成结晶核心,然后逐渐沿着拉伸方向延伸。
②等温晶化结晶:高分子在等温条件下慢慢形成结晶。
③快速淬火结晶:高分子在快速冷却后形成临时性的结晶。
2. 影响高分子材料结晶的因素高分子材料结晶的过程涉及多种物理和化学变化,主要因素如下:①高分子本身的结晶度:其原子元素的排布方式影响材料的晶体结构。
②温度:高分子材料的结晶度和结晶率与温度有直接关系。
③溶液浓度:过饱和的溶剂中结晶率较高,但过度稀释的组成也会导致结晶度或结晶率不足。
④拉伸速度:一定速度下结晶越完善,另一些材料则相反,这与聚合物分子链结构有关系。
3. 结晶行为的表征高分子材料的结晶行为可以通过多种手段进行表征:①X射线衍射分析:一种直接的方法,可以确定聚合物的结晶结构和结晶度。
②差示扫描量热分析:通过测量反应热,表征聚合物晶化过程,并得到聚合物的结晶能和活化能等动力学参数。
③书面化学分析:通过核磁共振(NMR)技术和X射线光电子俄罗斯(ESCA)技术获得原子结构,研究结晶行为。
三、高分子材料的动力学行为高分子材料的分子链在空间中存在大量的运动,同时结晶与熔融的过程也行使分子链参与行动。
因而,高分子链的动力学行为对于聚合物材料的机械性能和物理性能的改变具有核心性影响。
1. 高分子材料分子链运动高分子链在空间中存在多种运动方式,如扭曲、摆动运动、爬行运动等。
其中,最主要的三种运动形式为:①自由扭曲运动:聚合物链在空间中翻,旋,摆,跳等自由的扭曲形变运动。
结晶度的测定对于结晶聚合物,用DSC(DTA)测定其结晶熔融时,得到的熔融峰曲线和基线所包围的面积,可直接换算成热量。
此热量是聚合物中结晶部分的熔融热△H f。
聚合物熔融热与其结晶度成正比,结晶度越高,熔融热越大.如果已知某聚合物百分之百结晶时的熔融热为△H f*,那么部分结晶聚合物的结晶度θ可按下式计算:式中θ为结晶度(单位用百分表示),△H f是试样的熔融热,△H f*为该聚合物结晶度达到100%时的熔融热.△H f可用DSC(DTA)测定,△H f*可用三个方法求得:(1)取100密结晶度的试样,用Dsc(DTA)测其溶融热,即AH2.(2)取一组已知结晶度的试样(其结晶度用其他方法测定,如用密度梯度法,X射线衍射法等),用DSC(DTA)测定其熔融热,作结晶度对熔融热的关系图,外推到结晶度为100%时,对应的熔融热△H f*.此法求得的高密度聚乙烯的△H f*=125.9 J/g,聚四氟乙烯的△H f*=28.0J/g。
(3)采用一个模拟物的熔融热来代表△H f*.例如为了求聚乙烯的结晶度,可选择正三十二碳烷的熔融热作为完全结晶聚乙烯的熔融热,则必须提出,测定时影响DSC(DTA)曲线的因素,除聚合物的组成和结内外,还有晶格缺陷、结晶变态共存、不同分子结晶的共存、混晶共存、再结晶、过热、热分解、氧化、吸湿以及热处理、力学作用等,为了得到正确的结果,应予分析.利用等速降温结晶热△H c,还可计算结晶性线型均聚物的分子量.其计算依据一是过冷度(T m一T c),过冷度超大,结晶速率越快。
二是分子量,在一定范围内,分子量越大,分子链的迁移越困难,结晶速率越慢.如用规定的降温速率使过冷度保持一定,则结晶速率就是某一试样在该速率下能结晶的量(以结晶时放出的热量表示).1973年T. Suwa等研究了聚四氟乙烯(PTFE)的结晶和焙融行为,发现聚合物熔体的结晶热与它的分子量密切相关,并求得聚四氟乙烯的数均分子量M n与结晶热△H c之间的关系为试验的分子量范围在5.2×105—4.5×107之间.这一关系为不溶不熔的聚四氟乙烯分子量的测定提供了非常方便的方法.70年代后,DSC的发展为用量热法研究结晶聚合物的等温结晶动力学创造了条件,因为结晶量可用放热量来记录,因此就可分析结晶速度.描述等温下结晶总速率变化的动力学关系式是众所周知的Avrami-Erofeev方程,即式中θ为结晶度,z为结晶速率常数,t为结晶时间,n是表征成核及其生长方式的整数。
高结晶单分散银粉表征及低温烧结活性分析收稿日期:2022-11-03;修回日期:2023-01-05作者简介:孙嘉若(1987—),女,工程师,从事微纳米银粉研发工作;E mail:329964169@qq.com孙嘉若,邢志军,庞 亿,巩小萌,胡 影(长春黄金研究院有限公司)摘要:采用液相还原法,通过改变纳米银晶浓度制得不同粒径的类球形银粉。
采用扫描电子显微镜、比表面积分析仪、激光粒度分析仪等对银粉进行物理性能表征,并进行低温(200℃)烧结活性分析。
结果表明:银粉颗粒结晶度高,单分散性好,且银粉粒径随加入的纳米银晶浓度提高呈规律性递减;样品4粒径最小,经低温烧结后银粉颗粒边界逐渐消失,烧结30min后银粉完全烧结,形成交错联结的空间网络结构。
高结晶单分散银粉的制备为HJT电池开发提供技术支撑。
关键词:银粉;液相还原;粒度;低温烧结;高结晶 中图分类号:TB383 TG146.3文献标志码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID):文章编号:1001-1277(2023)04-0001-04doi:10.11792/hj20230401引 言随着市场对电池效率的要求越来越高,P型电池的效率瓶颈已越发明显,当前N型电池需求呈现迅速增长趋势,HJT技术的量产推广正在进行,新型电池对银粉的技术需求产生变化,银粉市场正处于转型期。
HJT电池即异质结电池,其基本原理是在N型硅片基础上采用非晶硅沉积的方式形成异质结作为钝化层,这种结构的电池开路电压更高,效率相应也会比较高。
PERC电池转换效率的理论极限为24.5%,目前量产转换效率为23.5%[1],而HJT电池量产转换效率为24.5%,且具有更大的提升空间。
同时,HJT电池具有功率衰减小、低温度系数、支持薄膜化、双面发电等优点。
HJT电池所有制程的加工温度均低于250℃,传统高温浆料烧结过程无法满足,因此需要开发针对HJT电池工艺的低温浆料,也对浆料中的导电相———银粉提出了新要求。
氯化铈的结晶法制备及表征乔军;马莹;王晶晶;杨启山;梁超;阮帅【期刊名称】《湿法冶金》【年(卷),期】2016(035)006【摘要】研究了以结晶法制备氯化铈以及以重结晶法纯化除杂,考察了氯化铈结晶过程中料液初始酸度、结晶温度、冷却速度、陈化时间、洗液酸度对产品质量的影响,以及母液回收利用情况,确定了高纯氯化铈的制备工艺条件.试验结果表明,适宜条件下,所得氯化铈中非稀土杂质质量分数小于2.0×10-5.热分解机制研究结果表明,氯化铈的组成为CeCl3· 7H2O.【总页数】6页(P492-497)【作者】乔军;马莹;王晶晶;杨启山;梁超;阮帅【作者单位】白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室,内蒙古包头014030;包头稀土研究院,内蒙古包头014030;瑞科稀土冶金及功能材料国家工程研究中心有限公司,内蒙古包头 014030;白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室,内蒙古包头014030;包头稀土研究院,内蒙古包头014030;瑞科稀土冶金及功能材料国家工程研究中心有限公司,内蒙古包头 014030;白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室,内蒙古包头014030;包头稀土研究院,内蒙古包头014030;瑞科稀土冶金及功能材料国家工程研究中心有限公司,内蒙古包头014030;内蒙古科技大学化学与化学工程学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学化学与化学工程学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学化学与化学工程学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TF802.6;TQ133.3【相关文献】1.热溶—冷结晶法制备氯化钾工艺研究 [J], 马有海2.用结晶-重结晶法制备高纯硝酸铈 [J], 乔军;马莹;王晶晶;杨启山;梁超;阮帅3.结晶-重结晶法制备氯化镧 [J], 乔军;马莹;侯瑞恩;宋静;张丽;杨启山;梁超4.影响热溶-冷结晶法制备氯化钾收率的因素与控制 [J], 于雪峰5.Zr柱撑蒙脱土上负载稀土铈及铜铈催化剂的制备与表征 [J], 范利萍;陈敏;邵杰;周仁贤;郑小明因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
结晶态聚合物的表征
用途
结晶态是高分子凝聚态的主要形态之一,有关固体聚合物的结晶度、晶体形态、结晶过程以及结晶原理等内容,是高分子凝聚态物理研究的核心内容之一。
而关系到这些学术问题的有关数据又往往和聚合物作为材料使用时的性能密切相关。
(如力学性能、热性能、光学性能、溶解性等)。
同样在聚合物成型加工过程中如何控制加工条件,使成型后的聚合物材料中形成有利于材料性能的结晶形态,也是聚合物加工技术的研究方向。
因此聚合物形态的表征是高分子物理研究和高分子成型加工研究中的重要手段。
表征方法及原理
(1)结晶度Wc的表征
国际应用化学联合会(IUPAC)1988粘推荐用Wc,a表示质量分率结晶度,下标c为结晶度,另一下标字母a代表用不同方法测得的质量分率结晶度,方法不同下标a将分别是其他字母。
①广角X射线衍射(WAXS)测聚合物结晶度Wc,x
用广角X射线衍射仪,对样品做出不同2θ角的衍射曲线,将衍射曲线的峰分解为结晶峰面积和非晶区面积,结晶峰面积与总衍射面积之比,即为Wc,x(下标x代表X射线衍射方法)
②密度测量法计算聚合物的结晶度We,d
在密度梯度管中配置自上而下密度连续变化的密度梯度液体,并用标准密度的玻璃小球标定密度梯度管不同位置高度的密度值,将待测聚合物样品投入标定后的密度梯度管中,测出聚合物样品的密度,其倒数即为聚合物样品的比容。
再用X射线衍射测得的该聚合物的晶胞参数,计算得到该聚合物“纯晶体“的比容;由膨胀计法测定不同温度下该聚合物熔体的密度,外推到聚合物样品测密度时温度下该聚合物非晶区的比容,按下式计算结晶度:(有时聚合物的,值可从专业手册中查到)
③量热法计算聚合物的结晶度的Wc,h
用示差扫描量热仪(DSC),测定聚合物样品的熔融热焓(熔融峰的面积)ΔHm,从手册中查找该聚合物100%结晶时的熔融热焓值ΔHm标准,则
ΔHm标准也可采用下述方法求得,即用其他方法(如广角X光衍射法WAXD,密度法等)已测得结晶度的该类聚合物的不同样品,分别用DSC法测不同样品的熔融热焓,以测得的熔融焓ΔHm值对结晶度作图,外推到100%结晶度时的熔融热焓值即为ΔHm标准。
(2)结晶形态、晶体尺寸及晶胞参数的表征。
①偏光显微镜(PLM)法
用偏光显微镜观察聚合物晶体的形貌,可以观察聚合物单晶、球晶、树枝状晶、伸直链片晶、横晶(transcrystalline)以及串晶(shish-kebab)等晶体的形貌。
偏光显微镜的最佳分辨率为200nm,有效放大倍数在500-1000倍。
②高分辨透射电镜法
用高分辨透射电镜(样品要制作得极薄),可以观察到聚合物晶体的结构象。
③原子力显微镜(APM)法
用原子力显微镜可测量晶体切面的三维形貌。
④小角x射线散射(SAXS)法
用小角x射线散射法可测量聚合物中结晶颗粒的尺寸大小,尺寸分布及晶粒形状。
⑤小角激光光散射技术(SALS)
用小角激光光散射技术可以测量聚合物薄膜、纤维固体样品中结晶颗粒的平均粒径。
⑥高分辨透射电镜电子衍射结构分析法
用高分辨透射电镜(样品要制作得极薄),采用原位倾转电子衍射结构分析的方法,取样品不同倾转方向时的衍射图和它们的几何关系,通过测量和计算,确定聚合物微单晶的晶胞参数。
(3)结晶速率和结晶动力学研究。
用示差扫描量热法(DSC)研究聚合物结晶速率和结晶动力学有两种方法,即等温法和非等温法。
等温法的研究方法是,将样品在DSC中加热到其熔点以上,稍恒温后迅速降至样品的结晶温度,维持等温,记录的DSC热谱图上开始出现结晶放热峰曲线,实验后DSC仪将给出不同结晶时间完成的结晶数量份数。
经数据处理,可得到相应结晶温度时的结晶速度常数K值,结晶活化能E值和频率因子A值。
非等温法给出的结晶数据更具实际意义,但数据处理相对较为复杂。
(4)结晶过程观测
①偏光显微镜(PLM)法
用偏光显微镜观测聚合物的结晶过程,将聚合物样品熔融压成薄片,放置于配有热台的偏光显微镜下,在一定温度下恒温观察样品的结晶过程。
目镜视野将由暗
场,逐渐出现小亮点,小亮点逐渐长大,这是聚合物由出现晶核到晶体增长的过程。
用目镜数尺记录不同时间聚合物晶体的尺寸变化,可定性求出晶体的生长速度。
②共振模式原子力显微镜(TM-AFM)法
用共振模式原子力显微镜观察聚合物的晶体生长过程。
由于共振模式原子力显微镜分辨率高,能记录晶体生长的实时图像,可以观测到晶体形成时的初始过程,因此对研究结晶机理可以提供十分有用的数据。
所用仪器
广角x射线衍射仪(WAXS)
示差扫描量热法(DSC)
高分辨透射电子显微镜(TEM)
原子力显微镜(AFM)
小角x射线散射仪(SAXS)
小角激光光散射仪(SALS)
偏光显微镜(PLM)。