高分子材料分析与测试

高分子材料性能测试实验报告一、实验目的本实验旨在对常见的高分子材料进行性能测试，以深入了解其物理、化学和机械性能，为材料的选择和应用提供科学依据。

二、实验材料与设备1、实验材料聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚氯乙烯（PVC）2、实验设备电子万能试验机热重分析仪（TGA）差示扫描量热仪（DSC）硬度计冲击试验机三、实验原理1、拉伸性能测试高分子材料在受到拉伸力作用时，会发生形变。

通过测量材料在拉伸过程中的应力应变曲线，可以得到材料的拉伸强度、断裂伸长率等性能指标。

2、热性能测试TGA 用于测量材料在加热过程中的质量损失，从而分析材料的热稳定性和组成成分。

DSC 则可以测量材料在加热或冷却过程中的热量变化，用于研究材料的相变温度、玻璃化转变温度等。

3、硬度测试硬度是衡量材料抵抗局部变形的能力。

硬度计通过压入材料表面一定深度，测量所施加的力来确定材料的硬度值。

4、冲击性能测试冲击试验机通过施加冲击载荷，测量材料在冲击作用下的吸收能量，评估材料的抗冲击性能。

四、实验步骤1、拉伸性能测试将高分子材料制成标准哑铃状试样。

安装试样到电子万能试验机上，设置拉伸速度和测试温度。

启动试验机，记录应力应变曲线。

2、热性能测试称取一定量的高分子材料样品，放入 TGA 和 DSC 仪器的样品盘中。

设置升温程序和气氛条件，进行测试。

3、硬度测试将试样平稳放置在硬度计工作台上。

选择合适的压头和试验力，进行硬度测量。

4、冲击性能测试制备标准冲击试样。

将试样安装在冲击试验机上，进行冲击试验。

五、实验结果与分析1、拉伸性能聚乙烯（PE）：拉伸强度较低，断裂伸长率较高，表现出较好的柔韧性。

聚丙烯（PP）：拉伸强度较高，断裂伸长率适中，具有一定的刚性和韧性。

聚苯乙烯（PS）：拉伸强度较高，但断裂伸长率较低，脆性较大。

聚氯乙烯（PVC）：拉伸强度和断裂伸长率因配方不同而有所差异。

2、热性能TGA 结果显示，不同高分子材料的热分解温度和分解过程有所不同。

高分子材料分析与测试引言高分子材料是一类重要的工程材料，在各个领域有着广泛的应用。

为了确保高分子材料的质量和性能，对其进行准确的分析与测试是至关重要的。

本文将介绍高分子材料分析与测试的基本原理、常用方法和技术，并对其在实际应用中的重要性进行讨论。

1. 高分子材料的特性分析高分子材料具有许多特殊的性质，如高分子链结构、长链分子的柔性和高分子材料的热性能等。

为了准确分析和测试高分子材料的特性，我们需要运用一些常用的分析方法。

下面介绍几种常用的高分子材料特性分析方法：•红外光谱分析：红外光谱是一种常见的高分子材料分析方法，通过对材料吸收、发射或散射红外辐射进行分析，可以确定材料的化学成分和结构。

•热分析：热分析是一种通过加热样品并监测其温度和质量变化来分析材料热性能的方法。

常见的热分析方法包括热重分析（TGA）和差热分析（DSC）等。

•X射线衍射（XRD）：XRD是一种通过测量材料对入射X射线的衍射情况来分析其晶体结构的方法。

通过XRD可以确定高分子材料的结晶性质和晶格参数。

•核磁共振（NMR）：核磁共振是一种通过测量材料中核自旋的共振现象来分析材料结构和化学环境的方法。

在高分子材料分析中，NMR可以提供关于材料分子结构、分子量和链结构等信息。

2. 高分子材料的力学性能测试高分子材料的力学性能是评价其质量和使用性能的关键指标之一。

为了准确测试高分子材料的力学性能，常用的测试方法包括：•拉伸测试：拉伸测试是一种通过施加拉伸力来测量材料在拉伸过程中的力学性能的方法。

通过拉伸测试可以确定高分子材料的强度、延展性和弹性模量等指标。

•弯曲测试：弯曲测试是一种通过施加弯曲力来测量材料在弯曲过程中的力学性能的方法。

通过弯曲测试可以确定高分子材料的弯曲强度和弯曲模量等参数。

•硬度测试：硬度测试是一种通过在材料表面施加静态或动态载荷来测量材料硬度的方法。

常用的高分子材料硬度测试方法包括巴氏硬度和洛氏硬度等。

•冲击测试：冲击测试是一种通过施加冲击载荷来测量材料抗冲击性能的方法。

重点整理高分子材料分析与测试方法第一章 NMR一、名词解释1.同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素。

2.弛豫：原子核通过无辐射的途径，由高能级回复到低能级的过程； 弛豫时间：原子核从高能态回复到低能态所需时间； 纵向（自旋-晶格）弛豫：体系与环境交换能量。

处于高能级的核将其能转移给周围分子骨架中的其它核，从而使自己返回到低能态的现象；横向（自旋-自旋）弛豫：核磁矩之间的相互作用。

两个相邻的核处于不同能级，进动频率相同，高能级核与低能级核通过自旋状态而实现能量转移所发生的弛豫现象。

3.核磁共振：在静磁场中，具有磁矩的原子核存在不同能级，用某一特定频率的电磁波照射样品，若电磁波满足一定条件，原子核发生能级跃迁的现象。

4.屏蔽效应：电子在外磁场作用下，产生了相对于外磁场方向的感应磁场，使核实际受到的外磁场作用减弱的现象；远磁屏蔽效应：除了核自身的核外电子云外，远处各类原子或基团的成键电子云也将产生感应磁场，使核所受磁场强度变化的现象；去屏蔽效应：核外电子产生的感应磁场与外加磁场方向相同，核所感受到的实际磁场强度增大的现象。

5.化学位移：由于不同环境下原子核共振频率或磁场强度发生变化，在谱图上反映出的出峰位置的移动。

6.诱导效应：由于电负性差异导致的基团对所连原子电子云密度的影响；共轭效应：由于共轭多重键π电子或p 电子转移，导致原子的电子云密度变化的现象。

7.耦合常数：发生自旋-自旋耦合裂分时，分裂峰之间的距离。

8.化学等价质子：在同一分子中，位于相同化学环境的，化学位移相同的质子；磁等价质子：一组化学等价质子，当它们与组外任一磁核耦合时，耦合常数若相等，则磁等价。

二、基本原理及仪器1.原子核的自旋运动 （1）核自旋运动条件自旋量子数I 可以是整数/半整数。

I ≠0时，原子核有自旋运动。

I ＝12：1H 1、13C 6、15N 7、31P 15； I ＝2：11B 5； I ＝1：2H 1、14N 7（2）核磁矩与磁量子数①P μγ=⋅ μ：核磁矩； γ：磁旋比，核的特征常数，原子核的重要属性； P ：自旋角动量。

期末复习作业一、名词解释1.透湿量透湿量即指水蒸气透过量。

薄膜两侧的水蒸气压差和薄膜厚度一定，温度一定的条件下1㎡聚合物材料在24小时所透过的蒸汽量（用θ表示）v2.吸水性吸水性是指材料吸收水分的能力。

通常以试样原质量与试样失水后的质量之差和原质量之比的百分比表示；也可以用单位面积的试样吸收水分的量表示；还可以用吸收的水分量来表示。

3.表观密度对于粉状、片状颗粒状、纤维状等模塑料的表观密度是指单位体积中的质量（用η表示）a对于泡沫塑料的表观密度是指单位体积的泡沫塑料在规定温度和相对湿度时的重量，故又称体积密度或视密度（用ρ表示）a4、拉伸强度在拉伸试验中，保持这种受力状态至最终，就是测量拉伸力直至材料断裂为止，所承受的最大拉伸应力称为拉伸强度（极限拉伸应力，用σ表示）t5、弯曲强度试样在弯曲过程中在达到规定挠度值时或之前承受的最大弯曲应力（用σ表示）f6、压缩强度指在压缩试验中试样所承受的最大压缩应力。

它可能是也可能不是试样破裂的瞬间所承受的压缩应力（用σ表示）e7、屈服点应力—应变曲线上应力不随应变增加的初始点。

8、细长比指试样的高度与试样横截面积的最小回转半径之比（用λ表示）9、断裂伸长率断裂时伸长的长度与原始长度之比的百分数（用ε表示）t10、弯曲弹性模量表示）比例极限应力与应变比值（用Ef11、压缩模量指在应力—应变曲线的线性围压缩应力与压缩应变的比值。

由于直线与横坐标的交点一般不通过原点，因此可用直线上两点的应力差与对应的应变差之比表示（用E表示）e12、弹性模量在负荷—伸长曲线的初始直线部分，材料所承受的应力与产生相应的应变之比（用E表示）13、压缩变形指试样在压缩负荷左右下高度的改变量（用∆h表示）14、压缩应变指试样的压缩变形除以试样的原始高度（用ε表示）15、断纹剪切强度指沿垂直于板面的方向剪断的剪切强度。

16、剪切应力试验过程中任一时刻试样在单位面积上所承受的剪切负荷。

17、压缩应力指在压缩试验过程中的任何时刻，单位试样的原始横截面积上所承受的压缩负荷（用σ表示）18、拉伸应力为试样在外作用力下在计量标距围，单位初始横截面上所承受的拉伸力（用σ表示）19、热性能高聚物的热性能是其与热或温度有关的性能的总称。

1.选择用于工业的拉伸强度大于20MPa的伸长率为500%的高分子膜材料，论述材料选择的原因及思路，最后提出检验该材料各项主要指标的测试方法及详细步骤。

2.选择农业用薄膜中的用于大棚的覆盖薄膜材料，论述材料选择的原因及思路，最后提出检验该材料各项主要指标的测试方法及详细步骤。

3.为管壁薄、刚性好、可随意弯曲不反弹，成本低的缠绕管道的生产选择合适的高分子材料，论述材料选择的原因及思路，最后提出检验该材料各项主要指标的测试方法及详细步骤。

4.为透光率大于80%管道的生产选择合适的高分子材料，论述材料选择的原因及思路，最后提出检验该材料各项主要指标的测试方法及详细步骤。

5.请为汽车刹车片的生产选择合适的高分子材料，论述材料选择的原因及思路，最后提出检验该材料各项主要指标的测试方法及详细步骤。

6.请为冰箱内衬的生产选择合适的高分子材料，论述材料选择的原因及思路，最后提出检验该材料各项主要指标的测试方法及详细步骤。

7.请为宽度为（15.5±0.5）mm、厚度为（0.4±0.1）mm、断裂拉力为2000N的打包带的生产选择合适的高分子材料，论述材料选择的原因及思路，最后提出检验该材料各项主要指标的测试方法及详细步骤。

8.请为渔网丝的生产选择强度最大的高分子材料，论述材料选择的原因及思路，最后提出检验该材料各项主要指标的测试方法及详细步骤。

9.请为盛装植物油、酒的中空容器的生产选择合适的高分子材料，论述材料选择的原因及思路，最后提出检验该材料各项主要指标的测试方法及详细步骤。

10.请为盛装食品、水的中空容器的生产选择合适的高分子材料，论述材料选择的原因及思路，最后提出检验该材料各项主要指标的测试方法及详细步骤。

11.请为盛装热水的饮水瓶的生产选择合适的高分子材料，论述材料选择的原因及思路，最后提出检验该材料各项主要指标的测试方法及详细步骤。

12.请为耐高温电缆的生产选择合适的高分子材料，论述材料选择的原因及思路，最后提出检验该材料各项主要指标的测试方法及详细步骤。

高分子材料性能测试拉伸实验实验目的①熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件、测试原理及其操作②了解测试条件对测定结果的影响实验原理将试样夹持在专用夹具上，对试样施加静态拉伸负荷，通过压力传感器、形变测量装置以及计算机处理，测绘出试样在拉伸变形过程中的拉伸应力～应变曲线，计算出曲线上的特征点如试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力（拉伸强度）、试样断裂时的拉伸应力（拉伸断裂应力）、在拉伸应力～应变曲线上屈服点处的应力（拉伸屈服应力）、应力～应变曲线偏离直线性达规定应变百分数（偏置）时的应力（偏置屈服应力）和试样断裂时标线间距离的增加量与初始标距之比（断裂伸长率。

以百分率表示）。

实验步骤①试样的状态调节和实验环境按GB2918规定进行。

②测试样件中间平行部分的宽度和厚度,精确到0.01㎜.Ⅱ型试样中间平行部分的宽度,精确至0.05㎜。

每个试样测量三点,取算数平均值。

③在试样中间平行部分做标线示明标距,此标线对测试结果不应有影响.。

④夹持试样,夹具夹持试样时,要是试样纵轴与上、下夹具中间连线相重合，并且要松紧适宜,以防止试样滑脱或断在夹具内。

⑤选定试验速度,进行实验。

⑥记录屈服时的负荷,或断裂负荷及标距间伸长。

若试验断裂在中间平行部分之外时,此试样作废,另取试样补做。

实验试样本实验采用的是PS(燕山石化666D)实验设备实验机：数字化电子万能试验机型号3010 深圳瑞格尔公司实验数据I思考题1.分析试样断裂在先的外在原因。

答：试样断裂在先的外在原因有：①试样本身存在缺陷，产生了气泡，试样内杂质的分布也不不均匀；②安装的误差，浇口位置处造成断裂.。

2.拉伸速度对测试结果有何影响？答：拉伸速度过快，冲击强度变大，断裂会较早发生；拉伸速度过慢，分子发生取向，断裂将较晚发生。

3.同样是PS材料，为什么测定的拉伸性能（强度、断裂伸长率、模量）有差异？答：因为PS材料本身品质不同，多多少少存在缺陷，各材料的内部杂质分布不均匀，材料内部有起泡等方面也就有所不同。

《高分子材料分析与测试》课程试卷一、选择题（每题2分，共20分）1．测定试样中CaO的质量分数，称取试样0.9080g，滴定耗去EDTA标准溶液20.50mL，以下结果表示正确的是（）（A）10% （B）10.1% （C）10.08% （D）10.077%2．下列说法正确的是（）（A）精密度高，准确度也一定高（B）准确度高，精密度不一定高（C）增加测定次数，一定能提高精密度（D）偶然误差大，精密度不一定差3．误差的正确定义是（）（A）某一测量值与其算数平均值之差（B）含有误差之值与真值之差（C）测量值与其真值之差（D）错误值与其真值之差4．共轭酸碱对的Ka与Kb的关系是（）（A）KaKb = 1 （B）KaKb =Kw （C）Ka/Kb =Kw （D）Kb /Ka =Kw5．今欲配制一升0.01000mol·L-1 K2Cr2O7(摩尔质量为294.2g·mol-1)溶液。

所用分析天平的准确度为±0.1mg。

若相对误差要求为±0.2%，则称取K2Cr2O7应称准至（）（A）0.1g （B）0.01g（C）0.001g（D）0.0001g6．下面那些物理量不能用来评价塑料的热稳定性（）（A）尺寸稳定性（B）负荷下热变形温度（C）线性膨胀系数（D）熔体流动速率7．在对聚乙烯试样进行常规摆锤冲击试验时，试样不能被冲断，可采取的最佳措施为（）（A）采用高速拉伸冲击试验（B）更换大能量的摆锤（C）采用缺口试样（D）采用落球式冲击试验8．通过红外光谱分析不能够得到的结果是（）（A）高聚物的元素组成信息（B）高聚物中某一基团的存在与否（C）高聚物结构中是否存在取向结构（D）未知高聚物的种类9．在分析工作中要减小测定的偶然误差可采取（）方法（A）空白试验（B）对照试验（C）回收试验（D）多次平行试验10．下列哪一项不是气相色谱的定量分析方法（）（A）面积归一法（B）外标法（C）内标法（D）参数法二、填空题（每空1分，共20分）11．将以下数修约为2位有效数字：13.7523 修约为，8.251修约为。

高分子材料分析测试与研究方法引言高分子材料是一类重要的工程材料，公认为21世纪最具潜力的材料之一。

高分子材料的性能与结构密切相关，因此对其进行分析测试与研究是非常必要的。

本文将介绍常用的高分子材料分析测试方法及其研究方法，包括物理性能测试、化学结构分析、热性能分析、力学性能测试以及相关的表征技术。

一、物理性能测试物理性能是高分子材料的基本性能之一，常用的物理性能测试包括密度测量、吸水性能测试、熔融指数测试等。

1. 密度测量密度是衡量材料物理性能的重要指标之一，可以通过比重法、浮力法或压缩气体法等方法进行测量。

其中，比重法是最常用的方法，通过称量样品质量和体积来计算密度。

2. 吸水性能测试吸水性能是衡量材料对水分的吸收能力的指标，可以通过浸泡法、浸水法或密闭测量等方法进行测试。

这些测试方法可以帮助评估材料的耐水性能及吸水后的性能变化。

3. 熔融指数测试熔融指数是衡量高分子材料熔融流动性能的指标，常用的测试方法有熔体指数法、熔体流动速率法等。

通过测量熔融材料的流动性能，可以评估材料的加工性能以及与其他材料的相溶性。

二、化学结构分析化学结构分析是研究高分子材料化学特性的重要手段，常用的化学结构分析方法包括红外光谱分析、核磁共振分析、质谱分析等。

1. 红外光谱分析红外光谱分析是研究材料化学结构的重要手段，通过研究材料在红外波段的吸收谱图，可以确定材料中的官能团、键的类型以及化学环境等信息。

2. 核磁共振分析核磁共振分析是研究材料分子结构及动力学性质的重要方法，通过测量核磁共振信号，可以获得材料中原子的化学环境、相对数量以及分子间的相互作用信息。

3. 质谱分析质谱分析是研究材料分子结构及组成的关键分析方法，通过测量不同质荷比的离子的相对丰度，可以确定材料中的化学元素、分子量以及它们的相对含量等信息。

三、热性能分析热性能是衡量材料耐热性、热膨胀性等重要性能的指标，常用的热性能分析方法包括热重分析、差示扫描量热分析等。