聚合物研究方法期末复习

聚合物研究⽅法期末复习1 影响⾼分⼦材料密度的因素有哪些？影响因素:分⼦结构;元素种类与含量；含填料的；多种含C、H、O或N的⾼材；泡沫制品或试样中有汽泡2 影响⾼材溶解性的因素有哪些？1.化学组成2.分⼦量、等规度、结晶度升⾼，溶解性降低；3.分⼦链形状；4.添加剂5.温度3 “塑料王”指的是哪种⾼材？“万能溶剂”指什么？⽔溶性⾼分⼦有哪些？“塑料王”是指聚四氟⼄烯；“万能溶剂在”指THF四氢呋喃；⽔溶性⾼分⼦有PVA、聚⼄烯基甲醚，聚丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚⼄⼆醇，（羧）甲基纤维素，未固化的酚醛树脂与氨基树脂等4 软化点？熔点？杂质、助剂、填料对⾼材的软化点和熔点有何影响？软化点：⽆定形⾼分⼦加热到玻璃化温度时开始变软，由于结构的复杂性，常是较宽的温度范围，称为熔限。

熔点：部分结晶⾼分⼦加热到结晶开始熔化时的温度。

影响因素1.杂质的存在，即使少量也会明显降低熔点，所以⼯业品的熔点值<⽂献值。

2.有机增塑剂将会降低软化点，⽆机填料将会提⾼软化点。

5 吡啶显⾊试验⽤于鉴别哪⼀类⾼分⼦？吉布斯靛酚显⾊试验和铬变酸显⾊试验分别⽤于哪⼀类⾼分⼦的鉴别？吡啶显⾊试验⽤于鉴别含氯⾼分⼦，吉布斯靛酚显⾊试验⽤于鉴别含酚⾼聚物，铬变酸显⾊试验⽤于鉴别含甲醛共聚物。

6 有⼀未知⾼分⼦试样，在燃烧试验中⽤热钉⼦可熔化，⼩颗试样可点燃，下滴，可⾃熄，有烧头发⽓味，密度试验中样品不能浮于⽔⾯上，试判断是何种⾼分⼦材料？（PA 尼龙）判断过程：⽤热钉⼦可熔化，为判断为热塑性塑料，可⾃熄，含卤素或氮原⼦，密度⼤于⽔可能为聚酰胺或聚氯⼄烯，⼜有烧头发⽓味，故判断该⾼分⼦试样为聚酰胺。

（常⽤的热7 影响⾼分⼦材料透明性的因素有哪些？影响因素（1）试样厚薄：厚时为半透明，薄时为透明，如PE、PP、PA等。

（2）颜料、填料：有机颜料对透明性影响不⼤，⽆机颜料影响明显。

玻璃纤维添加量⼤时会使透明⾼分⼦变成⽩⾊。

（3）结晶性：PET结晶度低时透明，⾼时为⽩⾊。

1.课堂讲过的所有仪器的中英文名称，及其具体概念，用途。

(1)差示扫描量热仪：DSC,在程序控制温度下，定量测量试样的热效应大小与温度之间关系的一种技术。

用途：维持样品和参比物处于相同温度所需要的能量差△W，反映了样品热焓的变化。

(2)差热分析仪：DTA，在程序控制温度下，测量试样与参比物之间的温差随温度或时间的变化。

用途：测量物品热量变化，物质的晶态转换，玻璃化转变，热容变化。

(3)热重分析仪：TG,在程序控制温度下，测量物质的质量随温度或时间的变化关系。

用途：研究聚合物的固化，聚合物中添加剂的作用，聚合物的降解反应动力学。

(4)旋转式流变仪：通过旋转来测量高分子材料流变性能的仪器。

用途：法相应力差的测定，凝胶化浓度的测定，凝胶变化时间的测定。

控制应力流变仪CS 控制速率流变仪 CR(5)偏光显微镜：POM，在普通光学显微镜上分别在试样台上各加一块偏振片，下偏振片叫起偏片，上偏振片叫检偏片。

用途：高分子结晶中球晶的观察（球晶的形态，成核生长），共聚物，共混物和复合材料的多相结构。

(6)原子力显微镜：AFM，利用原子之间的范德华力作用开呈现样品的表面特性。

用途：研究表面摩擦力，分子间作用力，纳米加工。

(7)：透射电镜：TEM，主要由光源，物镜和投影镜组成，电子束代替光束，用磁透镜代替玻璃透镜。

用途：看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2um的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超微结构。

(8)扫描电镜：SEM，用二次电子加背景散射成像。

用途：表面形貌的研究。

2.红外光谱的谱图特点及其所能提供的信息是什么？对应不同的结构特征产生相应的吸收带。

对聚合物的化学性质、立体结构、构象、序态、取向等提供定性和定量的信息。

在鉴定聚合物的主链结构、取代基位置、双键位置、侧链结构以及老化和降解机理的研究中已得到广泛的应用。

对高分子材料、黏合剂及涂料等组分的定性定量分析，红外光谱也是一种十分有效的手段。

3.红外解析的三要素是什么，分别用于给出什么信息谱峰位置：对官能团进行定性分析的基础，依照特征峰的位置，可确定聚合物的类型。

聚合物改性：通过物理和机械方法在高分子聚合物中加入无机/有机物质，或将不同高分子聚合物共混，或用化学方法实现高聚物的共聚、接枝、嵌段、交联，或将上述方法联用，以达到使材料的成本下降，成型加工性能或最终使用性能得到改善聚合物改性的三个主要目的：①克服聚合物原有的缺点，赋予聚合物某些高新的性能与功能②改善聚合物的加工工艺性能③降低材料的生产成本总之，聚合物改性就是要在聚合物的使用性能、加工性能与生产成本三者之间寻求一个最佳的平衡点。

聚合物改性的主要方法：共混改性；填充改性；纤维增强复合材料；化学改性；表面改性1．共混改性：①化学共混、物理共混、物理化学共混物理共混（blend）就是通常意义上的“混合”，简单的机械共混；物理/化学共混（就是通常所称的反应共混）是在物理共混的过程中兼有化学反应，可附属于物理共混；化学共混则包括了接枝、嵌段共聚及聚合物互穿网络（IPN）等，已超出通常意义上的“混合”的范畴，而应列入聚合物化学改性的领域。

②根据物料形态分类：熔融共混、溶液共混、乳液共混熔融共混（最具工业应用价值，绝大多数）是将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混。

优点：①原料准备操作简单。

②熔融时，扩散对流作用激化，强剪切分散作用，相畴较小。

③强剪切及热的作用下，产生一定数量的接枝或嵌段共聚物，促进体系相容性。

溶液共混是将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。

乳液共混是将两种或两种以上的聚合物乳液进行共混的方法。

2．共混物形态的两大体系三种基本类型：均相体系非均相体系：海-岛结构特点（定义）两相体系，且一相为连续相，一相为分散相（更具有价值）海-海结构特点（定义）也是两相体系，但两相皆为连续相，相互贯穿。

3．聚合物共混物均相体系与非均相体系的判定依据：Tg均：两种聚合物共混后，形成的共混物具有单一的Tg；两相体系合物共混后，形成的共混物具有两个Tg。

4．分散度及均一性定义均一性和分散度比较的图2-2分散度是指“海-岛结构”两相体系中分散相物料的破碎程度，用通俗的话说，就是指打得散不散。

聚合物研究方法考试题型一、 名词解释二、 填空题 三、 简答题四、 图谱分析题五、材料分析与设计考试内容一、名词解释1基团特征吸收峰——不同化合物中相同的官能团近似地具有一个共同的吸收频率范围，通常将这种能代表某种基 团存在并具有较高强度的吸收峰称为基团特征吸收峰。

2、指纹区：在1300cm-1以下，谱图的谱带数目很多，很难说明其明确的归属，但一下同系物或结构相近的化合物，在这个区域的谱带往往有一定的差别，如同人的指纹一样，故称为指纹区。

3、生色基：具有双键结构的基团对紫外或可见光有吸收作用，具有这种吸收作用的基团统称为生色基。

助色基：本身不具有生色基作用，但与生色基相连时，通过非键电子的分配，扩展了生色基的共轭效应，会影响生色基的吸收波长，增大吸收系数．这些基团统称为助色基4、化学位移：在有机化合物中，各种氢核 周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。

5、耦合常数：由自旋偶合产生的谱线间距叫做偶合常数，用J 表示，单位为赫兹（Hz ）6、差热分析法——DTA ：在程序控温条件下测量试样与参比物之间的温差随温度或时间的变化 示差扫描量热法——DSC ：在程序控温下测量输入试样与参比物之间的功率差变化，得到热流dH/dt ~T(t)曲线。

二、填空题1、聚合物的结构：一次结构（近程结构）化学组成，均聚或共聚，大分子的相对分子质量，链状分子的形态等。

二次结构（远程结构）单个大分子的形态。

三次结构（聚集态结构）不同单个大分子聚集形成不同的聚集态结构。

高次结构 三次结构构成尺寸更大的结构。

2、红外区可分为三区：近红外区（800nm~2000nm)适合于测定含-OH 、-NH 、-CH 基团的水、醇、酚、胺及不饱和碳氢化合物的组成 中红外区（2000nm~25μm ）有机化合物分子中原子振动的频带都位于该区远红外区（25μm~1000 μm ）3、波动的几个参数：波长λ——相邻两个波峰（间）的距离（ μm ）；波数υ——每厘米中包含的波的数目（cm-1）； 频率ν——每秒钟通过某点的波数目（S-1）; 光速c ——光在真空中传播的速度，3×1010cm/s频率×波长=光速 ν·λ= c频率与波长成反比： 频率与波数成正比：4、分子的振动类型六种：ν：伸缩振动s ：对称振动as ：不对称振动δ：弯曲振动γ：面外弯曲振动w ：面外摇摆振动β：剪式振动r ：面内摇摆振动 ν——频率，Hz ； k ——化学键力常数，10-5N/cm ； u ——折合质量，g ；m1，m2——每个原子的质量；c1υν=λ=以波数表示双原子分子的振动频率：5、透光度和吸光度1.透光度（透过率） 式中：I0——入射光强度 I ——入射光被样品吸收后透过的光强度。

聚合物研究⽅法考试整理⼀、红外光谱1、红外应⽤：对聚合物的化学性质、⽴体结构、构象、序态、取向等提供定性和定量的信息。

在鉴定聚合物的主链结构、取代基位置、双键位置、侧链结构以及⽼化和降解机理的研究中已得到⼴泛的应⽤。

对⾼分⼦材料、黏合剂及涂料等组分的定性定量分析，红外光谱也是⼀种⼗分有效的⼿段。

2、红外光谱的特点：（1）除少数同核双原⼦分⼦如O2，N2，Cl2等⽆红外吸收外，⼤多数分⼦都有红外活性，有机化合物的红外光谱能提供丰富的结构信息。

（2）任何⽓态、液态和固态样品均可进⾏红外光谱测定，这是其它仪器分析⽅法难以做到的。

（3）常规红外光谱仪器结构简单，价格不贵，样品⽤量少，可达微克量级。

3、红外光谱的表⽰⽅法（1）透光度T%=I/I0×100%（I0-⼊射光强度；I-⼊射光被样品吸收后透过的光强度）（2）、吸光度 A=lg（1/T）=lgI0/I（横坐标：表⽰波长或波数；波数是波长的倒数）4、红外光谱的原理（1）、能量在4,000 ~ 400cm-1的红外光不⾜以使样品产⽣分⼦电⼦能级的跃迁，⽽只是振动能级与转动能级的跃迁。

（2）、由于每个振动能级的变化都伴随许多转动能级的变化，因此红外光谱也是带状光谱。

（3）、分⼦在振动和转动过程中只有伴随净的偶极矩变化的键才有红外活性。

因为分⼦振动伴随偶极矩改变时，分⼦内电荷分布变化会产⽣交变电场，当其频率与⼊射辐射电磁波频率相等时才会产⽣红外吸收。

（4）、因此，除少数同核双原⼦分⼦如O2，N2，Cl2等⽆红外吸收外，⼤多数分⼦都有红外活性。

5、红外基团特征频率4000~3000：O-H,N-H伸缩振动3300~2700：C-H伸缩振动2500~1900：-C≡C-、-C≡N、-C=C=C-、C=C=O、-N=C=O伸缩振动1900~1650：C=O伸缩振动及芳烃中C-H弯曲振动的倍频和合频1675~1500：芳环、C=C、C=N-伸缩振动1500~1300：C-H⾯内弯曲振动1300~1000：C-O、C-F、Si-O伸缩振动，C-C⾻架振动1000~650：C-H⾯外弯曲振动、C-Cl伸缩振动6、.红外光谱仪基本结构：（光源、单⾊器、吸收池、检测器）（1）、红外光谱仪与紫外可见分光光度计的⽐较（2）、傅⽴叶变换红外光谱仪的优点：a⼤⼤提⾼了谱图的信噪⽐；bFT-IR仪器所⽤的光学元件少，⽆狭缝和光栅分光器，因此到达检测器的辐射强度⼤，信噪⽐⼤；c波长(数)精度⾼(±0.01cm-1)，重现性好；d分辨率⾼；e扫描速度快。

聚合物改性目的：改善高分子材料的某些物理机械性能，改善高分子材料的加工性能，降低成本＞赋予高分子材料某些特殊性能。

聚合物共混：指两种或两种以上聚合物经混合制成宏观均匀物质的过程。

高分子合金：指含多种组分的聚合物均相或多相体系，包括聚合物共混物和嵌段接枝高聚物•干粉共混法：将两种或两种以上品种不同的细粉状高聚物在各种通用的塑料混合设备中加以混合，形成均匀分散的粉状高聚物的方法。

聚合物共混改f生：是以聚合物为改性剂，加入到基体中，采用合适的加工成型工艺，使两者充分混合，从而制得具有新颖结构特征和新颖性能的改性聚合物的聚合物改性技术。

高分子聚合物的改性：共混改性，填充改性，复合材料，化学改性，表面改性。

共混改性的基本方法｛广义上的｝:物理改性，化学改性，物理I化学改性。

共混改性按共混时物料的状态分为：熔融改性，溶液改性，乳液改性。

熔融改性：是将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混。

乳液改性：是将两种或两种以上的聚合物乳液进行共混的方法。

溶液改性：是将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。

海-岛结构：是一两相体系，一相为连续相，另一相为分散相，分散相分散在连续相中，就好像海岛分散在大海中一样。

海-海结构：也是一种两相体系，但两相皆为连续相，相互贯穿。

二相体系：海■岛结构，海•海结构，两相互锁或交错结构，梯度结构，阶跃结构单相连续体系：互锁或交错型相结构，海-岛型相结构。

共连续体系：海-海结构，梯度结构，阶跃结构。

聚合物共混物形态结构的主要研究方法：1 •力学松弛法〔玻璃化转变法，动态粘弹响应〕.2•直接观察法〔光学显微镜法•电子显微镜法｛透射电镜，扫描电镜儿相容性:是指共混物各组分彼此互相容纳＞形成宏观均匀材料的能力(1)均相共混体系：卩二(2) “海-岛”结构两相体系[20 页] 1P1P2P21 AB11 22(3) “海-海”结构两相体系PiP1nB 2P2n共混物的相界面定义：两相或多相共混体系中相与相之间的界面。

聚合物研究方法考试题型一、 名词解释 二、 填空题 三、 简答题 四、 图谱分析题五、材料分析与设计考试内容一、名词解释1基团特征吸收峰——不同化合物中相同的官能团近似地具有一个共同的吸收频率范围，通常将这种能代表某种基 团存在并具有较高强度的吸收峰称为基团特征吸收峰。

2、指纹区：在1300cm-1以下，谱图的谱带数目很多，很难说明其明确的归属，但一下同系物或结构相近的化合物，在这个区域的谱带往往有一定的差别，如同人的指纹一样，故称为指纹区。

3、生色基：具有双键结构的基团对紫外或可见光有吸收作用，具有这种吸收作用的基团统称为生色基。

助色基：本身不具有生色基作用，但与生色基相连时，通过非键电子的分配，扩展了生色基的共轭效应，会影响生色基的吸收波长，增大吸收系数．这些基团统称为助色基4、化学位移：在有机化合物中，各种氢核 周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。

5、耦合常数：由自旋偶合产生的谱线间距叫做偶合常数，用J 表示，单位为赫兹（Hz ）6、差热分析法——DTA ：在程序控温条件下测量试样与参比物之间的温差随温度或时间的变化示差扫描量热法——DSC ：在程序控温下测量输入试样与参比物之间的功率差变化，得到热流dH/dt ~T(t)曲线。

二、填空题1、聚合物的结构：一次结构（近程结构）化学组成，均聚或共聚，大分子的相对分子质量，链状分子的形态等。

二次结构（远程结构）单个大分子的形态。

三次结构（聚集态结构）不同单个大分子聚集形成不同的聚集态结构。

高次结构 三次结构构成尺寸更大的结构。

2、红外区可分为三区：近红外区（800nm~2000nm)适合于测定含-OH 、-NH 、-CH 基团的水、醇、酚、胺及不饱和碳氢化合物的组成 中红外区（2000nm~25μm ）有机化合物分子中原子振动的频带都位于该区远红外区（25μm~1000 μm ）3、波动的几个参数：波长λ——相邻两个波峰（间）的距离（ μm ）；波数υ——每厘米中包含的波的数目（cm-1）； 频率ν——每秒钟通过某点的波数目（S-1）; 光速c ——光在真空中传播的速度，3×1010cm/s频率×波长=光速 ν·λ= c频率与波长成反比： 频率与波数成正比： 4、分子的振动类型六种：ν：伸缩振动s ：对称振动as ：不对称振动δ：弯曲振动γ：面外弯曲振动w ：面外摇摆振动β：剪式振动r ：面内摇摆振动ν——频率，Hz ； k ——化学键力常数，10-5N/cm ； u ——折合质量，g ；m1，m2——每个原子的质量； 以波数表示双原子分子的振动频率：5、透光度和吸光度1.透光度（透过率） 式中：I0——入射光强度 I ——入射光被样品吸收后透过的光强度。

水平有限，大家仅供参考哈~~作业一1、红外光按照波长大小可以分为哪三个区域？产生红外光谱的光源属于哪一个区域？为什么红外光谱又称为振动光谱？近红外，中红外，远红外；中红外；已知分子在振动过程中，原子间的距离（键长）或夹角（键角）会发生变化，这时可能引起分子偶极矩的变化，结果产生了一个稳定的交变电场，它的频率等于振动的频率，这个稳定的交变电场将和运动的具有相同频率的电磁辐射电场相互作用，从而吸收辐射能量，产生红外光谱的吸收。

2、简述红外光谱产生的过程？并指出红外光谱产生需要哪两个条件？当用一束具有连续波长的红外光照射一物质时，如果物质分子中原子间的振动频率恰好与红外光波段的某一振动频率相同，则会引起共振吸收，使透过物质的红外光强度减弱。

因此，若将透过物质的红外光用单色器进行色散，就可以得到带有暗条的谱带。

如果用波长或波数作横坐标，以百分吸收率或透过率为纵坐标，把这些谱带记录下来，就得到了该物质的红外光谱图。

振动的频率与红外光光谱段的某频率相等，偶极距的变化3、影响红外光谱峰位的内因和外因都有哪些？据此判断下列化合物羰基波数的大小，并简要分析原因。

内部因素：诱导效应：通过静电诱导作用，引起分子中电子分布的变化，从而改变了键力常数共轭效应：共轭效应使共轭体系中的电子云密度平均化，结果使原来的双键略有伸长（即电子云密度降低），力常数K 减小，使其吸收频率往往向低波数方向移动 空间效应 中介效应 氢键效应 外因物理状态的影响：气态，液态和固态 溶剂的影响：极性溶剂和非极性溶剂 粒度的影响：粒度大和粒度小。

通过静电诱导作用，引起分子中电子分布的变化，从而改变了键力常数，使基团的特征频率发生位移。

⑴ C OS R 1665cm-1 C O O R1715-1725 cm-1⑵R C O O 1750 -1760 cm-1R C O S 1710 ⑶R C O S R 1690cm-1 R C OO R 1735-1745cm-1 4、 溴化钾制样需要注意哪些事项？与其它制样技术相比，溴化钾压片法制样有什么优点？1.压片法对样品中的水分要求严格，因为，样品含水不仅影响薄片的透明度，而且影响对化合物的判定。

《聚合物结构分析》基础习题第一篇波谱分析1、要求记住划分成光谱区的电磁总谱，知道不同光谱法研究的是分子中的哪一种运动形式。

在对聚合物进行各种光谱分析时，红外光谱主要来源于分子振动－转动能级间的跃迁；紫外-可见光谱主要来源于分子的电子能级间的跃迁；核磁共振谱主要来源于置于磁场中的原子核能级间的跃迁，它们实际上都是吸收光谱。

在高分子常用的研究方法和分析仪器中：IR是指红外光谱分析；NMR是指核磁共振谱分析；SAXS是指小角X射线分析；；DSC是指差示扫描量热仪；TG是指热重分析；DMA是指动态粘弹谱仪；SEM是指扫描电镜分析；TEM是指透射电镜第二章红外光谱1、红外光谱试验中有哪几种制样方法？分别适应于哪种类型的样品？对于那些易于溶解的聚合物可以采用哪一种制样方法？对于那些不容易溶解的热塑性聚合物可以采用哪一种制样方法？对于那些仅仅能在溶剂中溶胀的橡胶样品，可以采用哪一种制样方法？对于粘稠的低聚物和黏合剂可以采用哪种方法制样？1）流延薄膜法：将样品溶解在低沸点易挥发的溶剂中，然后倒在玻璃板上，待溶剂挥发后成膜（10-30μm）。

2）热压成膜法：将热塑性和不易溶解的树脂样品在热压机上，加压加热压制成膜。

3）溴化钾压片法：将不溶性或者脆性树脂，一些橡胶，粉末状样品与溴化钾研磨压片。

①热塑性树脂：溶解流延成膜、热压成膜或溶解涂片；②热固性树脂：如固化环氧树脂、酚醛树脂等，可采用洁净的小钢锉，锉取样品的粉末，然后再用KBr压片。

③轻度交联的聚合物：在溶剂中不溶解只溶胀的样品，可以在溶胀(含有溶剂)的情况下与KBr研磨，然后，再烘干溶剂并研磨压片。

④纤维样品：如果单丝直径在10微米以下，可用单丝排列整齐（或剪碎）后，用KBr压片，测定透射光谱，若直径太大或不是单丝，只能整齐的缠绕在薄铝片上，或压扁后用ATR（衰减全反射光谱）测定。

2、红外光谱法对试样的要求（1）试样应该是单一组份的纯物质，纯度应>98%或符合商业规格，才便于与纯物质的标准光谱进行对照。