高分子现代实验技术
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高分子现代实验技术实验报告
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摘要：本次综合实验包括三部分：聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、结构表征及性能测试。通过这一系列实验，对本学期现代高分子化学课上学习的知识进行巩固，从理论到实践，进一步掌握重点、难点，提高发现问题、分析问题、解决问题的能力。
关键词：溶液聚合、乳液聚合、醇解、缩甲醛、红外、核磁。
一、实验设计
1.1 聚醋酸乙烯酯的合成及改性
1.1.1实验原理
溶液聚合是单体溶于适当溶剂中进行的聚合反应。溶液聚合一般具有反应均匀、聚合热易散发、反应速度及温度易控制、分子量分布均匀等优点。
乳液聚合是以水为分散介质，单体在乳化剂的作用下分散，并使用水溶性的引发剂引发单体聚合的方法，所生成的聚合物以微细的粒子状分散在水中呈白色乳液状。
1.1.2实验思路
分别采用溶液聚合和乳液聚合的方法合成聚醋酸乙烯酯，将所得产物进行不同程度的醇解并测定其醇解度，用工业的聚乙烯醇进行缩醛化反应并测定其缩醛度。
1.2 聚醋酸乙烯酯及乙烯醇的表征
1.2.1实验原理
（一）由于聚合物的相对分子质量远大于溶剂，因此将聚合物溶解于溶剂时，
）。当温度和溶剂一定时，对于同种溶液的粘度（η）将大于纯溶剂的粘度（η
聚合物而言，其特性粘度就仅与其相对分子质量有关
（二）红外光谱是研究聚合物结构和性能关系的基本手段之一。广泛用于高聚物材料的定性定量分析，如分析聚合物的主链结构、取代基位置、双键位置以及顺反异构、测定聚合物的结晶度、计划度、取向度，研究聚合物的相转变，分析共聚物的组成和序列分布等。红外分析具有速度快、试样用量少并能分析各种状态的试样等特点。
（三）核磁共振是处于静磁场中的原子核在另一交变磁场作用下发生的物理现象。通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。在交变磁场作用下，自旋核会吸收特定频率的电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级。这种过程就是核磁共振。
1.2.2实验思路
采用粘度法测定溶液聚合和乳液聚合PVAc的粘均分子量；
用红外光谱法和核磁法表征PVAc及PVA的结构特征。
1.3 聚醋酸乙烯酯及聚乙烯醇性能的测定
1.3.1实验原理
应力-应变试验通常是在张力下进行，即将试样等速拉伸，并同时测定试样所受的应力和形变值，直至试样断裂。应力是试样单位面积上所受到的力。应变是试样受力后发生的相对变形。
1.3.2实验思路
将溶液聚合和乳液或聚合所得的PVAc进行粘结实验，测定其粘结性能；
对不同分子量和醇解度的PVA进行应力- 应变的测试，测定其力学性能；
将适量碾磨后样品(高醇解度的)放在载玻片的样品槽内，用XRD进行测定，得到XRD曲线。
二、实验部分
2.1 试剂与仪器
实验中所用主要化学试剂和仪器的名称及来源如表2-1
表2-1 主要化学试剂和仪器的名称及来源
化学试剂级别生产厂家
无水乙醇分析纯AR 中国杭州长征化学试剂有限公司
95%乙醇分析纯AR 中国杭州长征化学试剂有限公司
丙酮分析纯AR 浙江省兰溪市屹达化工试剂有限公司无水氯化钙分析纯AR 中国衢州巨化试剂有限公司
无水碳酸钠分析纯AR 成都东金化学试剂有限公司
无水硫酸镁分析纯AR 中国上海试剂四厂
碳酸氢钠分析纯AR 中国上海试剂四厂
氢氧化钠分析纯AR 浙江杭州大方化学试剂有限公司十二烷基磺酸钠化学纯CR 中国昆山市年沙助剂厂
1,4-对苯二酚分析纯AR 浙江杭州双林化工试剂厂甲醛溶液分析纯AR 杭州高晶化工有限公司偶氮二异丁腈化学纯CR 上海试四赫维化工有限公司
乙酸乙烯酯化学纯CR 上海凌峰化学试剂有限公司电子分析天平上海精密科技仪器有限公司电子天平上海精密科技仪器有限公司
2.2 PVAc的合成
2.2.1 乙酸乙烯酯的溶液聚合
在250mL 三口烧瓶中加入30.03g 无水乙醇、60.07g 乙酸乙烯酯和0.075g 偶氮二异丁腈，开始搅拌。6min 后，偶氮二异丁腈完全溶解，升温至68℃，在此温度下反应4h 。待温度升至70℃后，每隔1个小时，取出反应溶液2g 左右(m 1)，用去离子水沉淀后，将聚合物用丙酮溶解，再用水沉淀，进行三次，将所得聚合物沉淀干燥至恒重(m 2)后秤重，确定单体转化率。
2
1m 100%
m ??
干燥后的质量单体转化率（质量％）＝
单体总质量
溶液质量反应体系总质量
将剩余的聚合物溶液取出，加入蒸馏水使聚合物完全沉淀，过滤得到聚合物。将聚合物用95%乙醇溶解再用水沉淀，进行三次后在室温晾干，放入真空烘箱40℃干燥，以进行后面的分析测试。
2.2.2 乙酸乙烯酯的乳液聚合
首先在四口烧瓶内加入去离子水99.96g ，聚乙烯醇 5.063g ，5.11g 20%的OP-10水溶液，开启搅拌，水溶液加热至87℃使其溶解。将0.399g 过硫酸铵溶于5mL 水，待用。降温至70℃，停止搅拌，加入十二烷基磺酸钠1.005g 及碳酸氢钠0.265g 后，开启搅拌，再加入7.49g 乙酸乙烯酯（约1/10单体量），最后加入已经配好的过硫酸铵水溶液，反应开始。
至反应体系出现蓝光，表明乳液聚合反应开始启动，反应7-8min 后缓慢滴加剩余的乙酸乙烯酯62.68g ，在两小时内加完。滴加完毕后继续搅拌，温度保持在70℃反应0.5h ，然后逐步升温至85℃，至无回流为止后，反应1.5h 。撤除恒温浴槽，继续搅拌冷却至室温。
待单体滴加完毕，先每隔15min 取出乳液1g 左右，测固含量，30min 后，每隔0.5h ，取出乳液1g 左右，确定单体转化率。
固含量测定：在培养皿（预先称重m 0）中倒入1g 左右的乳液并准确记录（m 1），在120℃烘箱内烘烤0.5h ，称量并计算干燥后的质量（m 2），测其固体百分含量：
2
1
2
1m 100%
m m (%)100%
()m ?=
??
干燥后的质量固含量（质量％）＝
乳液质量干燥后的质量单体转化率质量单体总质量
乳液质量反应体系总质量
将生成的乳液经纱布过滤倒出，进行物性测试。以pH 试纸测定乳液pH 值。 将纱布上固体残留放置于120℃烘箱至恒重，测定凝胶量。
凝胶量的测定：将残留在纱布上的固体颗粒放置于120℃烘箱内烘烤至恒重，秤量并计算干燥后的质量（m 1），除以单体的总质量(m)。
100% 1凝胶质量(m )
凝胶量(质量%)=
单体总质量(m)
将95%的工业酒精加入聚合物乳液中进行破乳，得到聚合物沉淀。将此聚合物用丙酮溶解再用水沉淀，进行三次后再置于真空烘箱干燥处理，以进行后面的分析测试。
2.3 PVAc 的改性
2.3.1 PVAc 的醇解及醇解度的测定
在250mL 三口烧瓶中加入120mL 乙醇、6.008g 聚乙酸乙烯酯（溶液聚合产物）。水浴加热至78℃，开动搅拌，使聚合物溶解完全。用冷水降温，在45℃下慢慢滴加1％的氢氧化钠/乙醇溶液10mL （约1秒/滴）。由于滴入过快，溶液局部呈现酒红色，搅拌及升温到50℃后消失。仔细观察反应体系，未产生相转变，补加10mL 的1％氢氧化钠/乙醇溶液，约15min 后发生相转变，暂停反应，取出一半的反应溶液。准备两块洁净的玻璃板，将溶液涂于其上，一块均匀涂布，一块涂成小圆片状，干燥备用。
剩余产物用布氏漏斗抽滤，分别用30mL 乙醇洗涤3次。产物放在表面皿上，捣碎并尽量散开，自然干燥后放入真空烘箱中，在50℃下干燥，再称重。
在上述剩余反应溶液中，再加入10ml1%氢氧化钠/乙醇溶液，继续反应1h 。反应后溶液同样涂膜、干燥待用。剩余产物用布氏漏斗抽滤，分别用分别用30mL 乙醇洗涤3次。产物放在表面皿上，捣碎并尽量散开，自然干燥后放入真空烘箱中，在50℃下干燥，再称重。
醇解度分析测定方法：准确称取聚乙烯醇样品1.002g （精确至1mg ），加入l00mL 蒸馏水，加热至90～95℃回流至全部溶解。冷却后加入酚酞指示剂。用0.01mol·L -1氢氧化钠乙醇溶液中和至微红色。加入0.5mol·L -1氢氧化钠水溶液25mL ，在水浴上回流1h ，冷却，用0.5mol·L -1盐酸滴定至无色。同时作一空白试验。
%100059.0)(12??-=
W
N
V V C 式中C 为乙酰氧基含量%；N 为盐酸标准镕液的体积摩尔浓度；V 2为空白消耗的盐酸，mL; V 1为样品消耗的盐酸，mL ；W 为样品的质量；0.059是换算因子。
2.3.2 PVA 的缩醛化反应及缩醛度的测定
在250m1三口烧瓶中加入90ml 去离子水和 5.011gPVA ，在搅拌下升温到95℃，使PVA 全部溶解。用冷水降温至80℃，加入2.5m1的30%盐酸，搅拌15min ，控制反应体系pH 值1-2；滴加甲醛水溶液20 ml ，速度缓慢（7-8秒/滴），保持温度80℃，反应半小时；再降温到60℃反应半小时。当反应体系中出现气泡和絮状物，并且有爬杆效应时，停止反应。将烧瓶中的聚合物取出，在干净的玻璃板上涂膜。
2.4 .聚合物的表征
2.4.1 粘均分子量的测定
准备工作：
（1） 溶液的配制：准确称取一定量的待测样品，用25ml 容量瓶配制，溶液聚合产物溶液浓度为0.5g/dL,乳液聚合产物溶液浓度为1.32g/dL ； （2） 将恒温槽温度调节至25℃，并打开电源，使之达到平衡状态；
（3） 选择合适的乌氏粘度计，并分别用去离子水和无水乙醇超声洗涤，烘干。 实验步骤：
（1） 安装粘度计。取一只干燥、洁净的乌氏粘度计，在两根小支管上小心套上医用乳胶管，将粘度计至于恒温水槽中，并用铁架台固定。注意粘度计应保持垂直，而且毛细管以上的两个小球必须浸没在恒温水面以下。
（2） 溶液流出时间的测定。用移液管准确量取10ml 待测样品的溶液注入粘度计中，恒温5min 后，用止血钳封闭连接C 管的乳胶管，用注射器通过乳胶管，将溶液吸至a 线上方的小球一般被充满为止。拔出注射器，并放开止血钳，立即水平注视液面的下降，用秒表记下液面流经a 线和b 线的时间即为流出时间，重复3次，误差不超过0.2秒，取平均值，作为该浓度溶液的流出时间。用移液管准确移取5ml 溶剂，加入到粘度计中，混合均匀，并把溶液吸至a 线上方小球的一半，然后让溶液流下，重复两次，此时粘度计内溶液的浓度是原始浓
度的2/3，待恒温后如前测定其流出时间。按照同样的步骤，再分别加入5ml、10ml、10ml溶剂稀释溶液后，分别测定各浓度溶液的流出时间。
（3）溶剂流出时间的测定。将上述测定完的溶液倾入废液桶中，加入10ml溶剂，自习清洗粘度计的各支管及毛细管，将溶剂导入废液桶，重复清洗3次以上，最后量取10ml溶剂，按上述步骤测定溶剂的流出时间。
（4）结束工作。将溶剂倒入废液桶，小心拔下乳胶管，将注射管和止血钳放置在水槽旁边，交回秒表，关闭恒温水槽电源。
2.4.2 IR表征PVAc及PVA的化学结构
盐片法：将乙酸乙烯酯样品溶于丙酮，制成溶液；溶液聚合产物浓度为0.500g/dL和0.750g/dL。将溶液涂在KBr的晶片上，涂成很薄的一层，溶剂挥发后，干燥的试样就可以直接在红外光谱仪上测绘图谱。
成膜法：将前期所做聚乙烯醇（高醇解、低醇解）和聚乙烯醇缩甲醛的薄膜，直接用来测定红外图谱。
2.4.3 1H NMR 表征PVAc及PVA的化学结构
(1) 用氘代氯仿作溶液将聚乙酸乙烯酯溶解并配成10%左右的溶液约1ml，用重水作溶剂将聚乙烯醇溶解并配成10%左右的溶液约1ml。
(2) 将配制好的样品溶液注入到直径约5mm,长约18cm的测试管中，溶液注入量至少5cm深。
(3) 装样完毕，即可在教师的指导下进行测试。
2.5聚合物性能的测定
2.5.1 PVAc粘结性能的测定
在溶液聚合反应过程中取出约10g的聚合物溶液，加入0.85g邻苯二甲酸丁酯，搅拌约1h后密封保存；在乳液聚合反应过程中取出10mL的聚合物乳液，加入1.10g邻苯二甲酸丁酯，搅拌约1h后密封保存。分别测定的固含量，确立两者相近的固含量。
采用长、宽、高分别为35mm、25mm、10mm的三合板，施胶面积为25mm 10mm，施胶量为100g/cm2，按固含量为40%计，使用胶量约为0.064g。按要求将试片迭合胶接成试样，迭合时间不超过10min，胶接面施以0.49～0.98MPa的压力，室温为20±2℃，相对湿度60％～70％，装配时间24h，解除压力在同样环境条件
下放置48h，在INSTRON5543（INSTRON https://www.doczj.com/doc/ad967392.html,A）型电子拉伸试验机上进行干强度试验，测试速度为1 mm/min。则：
σ=L/BP
式中：σ——压缩剪切强度，MPa；
P——试样断裂时的最大载荷，N；
L——试样胶接部分的长度，mm；
B——试样胶接部分的宽度，mm。
2.5.2 PVA力学性能的测定
配制浓度为3 wt％的PVA水溶液，缓慢浇铸在10×10cm2玻璃板上，去除溶液中的气泡，室温干燥24小时后，放入40℃真空烘箱过夜。完全干燥后，按要求裁制好样品，并测量薄膜厚度。在INSTRON5543（INSTRON https://www.doczj.com/doc/ad967392.html,A）型电子拉伸试验机上进行测试，测试速度为10 mm/min，每个样品进行4-5次的平行试验。
2.5.3 PVA结晶度的测定
将适量碾磨后样品(高醇解度的)放在载玻片的样品槽内，用XRD进行测定，得到XRD曲线。
三、结果与讨论
3.1 聚合反应转化率及固含量的测定
3.1.1 溶液聚合
溶液聚合反应的的转化率随反应时间的变化如表3-1 所示：
表3-1 溶液聚合反应转化率的测定
反应时间（h）反应溶液质量
（g）
干燥后质量
（g）
固含量
1 1.03 0.08 7.76%
2 1.02 0.16 15.69%
3 1.17 0.2
4 20.51%
4 1.02 0.30 29.41%
从上表可以看出，单体的转化率不高。反应过程中，由于单体冷凝回流速度太快，怕影响单体转化率，则将反应温度降低至65℃，随后再缓慢上升至70℃，导致单体转化率偏低。
溶液聚合聚合的特点是：由单体、引发剂、溶剂三部分组成，聚合场所为溶液，聚合体系粘度较低，混合和传热较易，温度容易控制，较少凝胶效应，可避免局部过热。但在溶液聚合中，单体浓度较低，并且容易向溶剂链转移而使聚合物分子量降低。
影响溶液聚合的因素有：
a.溶剂的选择：一方面，溶剂对引发剂有诱导分解作用，链自由基对溶剂有连转移反应，这会影响到聚合速率和分子量。因此，应选用聚合物的良溶剂，否则会发生凝胶效应而使反应自动加速。
b.温度的影响：升高温度将加速引发剂的分解，从而提高聚合速率但会使聚合度降低。
c.引发剂的选择：应根据反应的体系和温度来选择合适的引发剂，引发剂的用量也会影响聚合物的分子量。
在聚合过程中，若自由基向大分子转移，在大分子链上形成活性点，引发单体增长则形成支链。同一自由基对不同聚合物的链转移常数并不相同，因此，不同单体所形成的自由基将导致不同的支化度。同时，温度升高会使聚合物支化度增加，因为温度升高，链转移速率常数与链增长速率常数均会增加，但前者活化能大，温度影响更加显著，结果使链转移更明显而导致支化度增加。
对于聚合产品，应采用真空烘箱进行干燥，可以在较低的温度下干燥得比较彻底，且低温不会影响聚合物本身的结构。若采用普通的鼓风干燥箱对聚合物进行干燥，需要较高的温度才能干燥彻底，在较高的温度下，聚合物内部结构可能会发生变化，残留在聚合物内引发剂可能会进一步引发聚合。
3.1.2 乳液聚合
聚合物乳液的物性参数如表3-2所示，乳液聚合转化率及固含量随反应时间的变化如表3-3 所示：
表3-2 聚合物乳液的物性的测定
pH 凝胶量（%）固含量（%）
5 10.9
6 39.69
表3-3 乳液聚合反应转化率及固含量的测定
反应时间（h）反应溶液质量
（g）干燥后质量
（g）
转化率（%）固含量（%）
0.5 1.03 0.60 78.28 58.25
1.0 1.04 0.61 76.54 58.65
1.5 1.00 0.58 81.58 58.00
2.0 1.14 0.59 75.91 51.75
在乳液聚合中，应严格控制单体滴加速度，因为乙酸乙烯酯自由基十分活泼，该聚合反应的反应放热较大，若一次投料，会使反应温度上升显著，很难获得高浓度的稳定乳液。
从表3-3中可知，单体转化率不高，且其转化率随反应时间的变化趋势与理论的变化趋势不一致，可能由于单体的滴加速度有关，实验的玻璃仪器恒压滴液漏斗的活塞口严密性不好，一直有单体溶液渗出，且溶剂水不断蒸发，使反应体系总质量减少了，而计算时仍以初始值代入的原因。
相比溶液聚合，乳液聚合的聚合速率快，同时产物分子量高。乳液聚合的反应场所为乳胶粒，被乳胶粒包埋的自由基寿命比较长，只有当第二个自由基进入后才会发生双基终止。因此，反应有足够的时间，这是乳液聚合分子量比较大的主要原因。
3.2 PVAc 粘均分子量及分子量分布的测定
3.2.1 PVAc 粘均分子量的测定
样品：溶液聚合PVAc；溶剂：丙酮；实验温度： 25℃； K： 1.6×104α： 0.70；溶液的原始浓度： 0.5g/dL；
样品：乳液聚合PVAc；溶剂：丙酮；实验温度： 25℃； K： 3.5×104α： 0.63 ；溶液的原始浓度： 1.32g/dL；
作图：
溶液聚合PVAc 的η
sp /c - c曲线如图3-1所示，乳液聚合的η
sp
/c - c 和
lnη
r
/c - c的曲线如图3-2所示：
图3-1 溶液聚合η
sp /c - c和 lnη
r
/c - c
由图3-1 可得：
根据[η]=KMα，可得=
η
M6635776
图3-2 乳液聚合η
sp /c - c 和 lnη
r
/c - c
同理，由图3-2 可得
η
由测得的粘均分子量数值可得，乳液聚合PVAc分子量远大于溶液聚合所得产物。乳液聚合的反应场所为乳胶粒，被乳胶粒包埋的自由基寿命比较长，只有当第二个自由基进入后才会发生双基终止。因此，反应有足够的时间，这是乳液聚合分子量比较大的主要原因。
用粘度法测聚合物的年均分子量是还应注意：
a.溶液的原始浓度太浓或太稀都会使测得的粘均相对分子量由较大的偏差。一方面，只有在稀溶液范围内，粘数或对数粘数与溶液的的浓度之间具有线性关系，当溶剂和温度一定时，分子结构相同的聚合物，其相对分子质量与特性粘数之间才符合[η]=KMα，所以，溶液的原始浓度太浓必然使曲线偏离较大而使结果偏差较大。另一方面，如果原始浓度太稀，在测量过程中溶液还会被稀释，这将导致溶液流经粘度计的时间与纯溶剂的时间相差很小，测量误差较大，也会是是结果有所偏差。所以，应配置适当浓度的溶液进行测量。
b.在测定时，粘度计的两个小球应浸没在恒温水面以下，使整个粘度计处于同一温度值。
c.粘度法只是测定分子量的一种相对方法，因为溶液的粘度一方面与聚合物的分子量有关，同时与聚合物的结构、形态和在溶剂中的扩张程度有关，必须在确定的条件下，事先订定粘度与分子量的关系，才能根据这种关系由溶液的粘度计算聚合物的分子量。在订定K、α的值时，必须首先确定聚合物、溶剂和温度这三个因素，此外，若聚合物分子量太低（M< 3×104), 由于分子链偏离无归线团构象而使[η] - M的关系改变；当分子量太高时（M > 106),由于粘度和分子量测定中的精确度降低，K、α值也可能发生变化。
3.3 PVAc 的醇解与PVA的缩醛化反应
3.3.1 PVAc 的醇解
由于催化剂滴加速度太快，搅拌速度不够快，导致醇解未进行完全，使醇解度低。
乳液聚合PVAc由于其分子量较大，溶解所需的溶剂量明显增加，且溶解需要较高的温度和较长的时间。
对于PVAc的醇解反应，应注意以下几点：
a.溶解PVAc时，应先加入溶剂（乙醇），在搅拌下缓慢将PVAc碎片加入，以避免粘结成团状而影响溶解。
b.搅拌是实验的关键，当PVAc的醇解度达到60%左右时，大分子从完全溶解转变为不溶解状态，体系外观发生突变而成冻状，必须强力搅拌，将冻胶分散，才能使醇解反应进行完全。
c.应控制好反应速率，才能使醇解更完全。乳液聚合产物在47-48℃才能处于溶解状态，在此较高的温度下反应，要进一步减缓催化剂的滴加速率或稀释催化剂。如果催化剂滴加速度太快或一次性滴加，醇解反应加速，副反应也明显加速，且冻胶立即出现后分散不均匀，使醇解不能完全进行。
3.3.2 PVA的缩醛化反应
在缩甲醛反应过程中，能观察到气泡产生，最终得到黏稠液体，说明在该反应过程中，的确发生了缩甲醛化反应，甚至交联。
对于PVA的缩醛化反应：
a.甲醛过量是因为缩醛反应为可逆反应，甲醛过量可使反应完全；
b.实验温度不能太高，温度过高，造成局部缩醛度过高而生成不溶性物质；
c.由于几率效应，聚乙烯醇中邻近羟基成环后，中间往往夹杂着一些无法成环的孤立羟基，因此缩醛化反应羟基转化率不能达到100%。
3.4 IR表征PVAc及PVA的化学结构
3.4.1 IR表征PVAc的化学结构
以THF为溶剂，采用盐片成膜法对PVAc进行红外表征，结果如图3-3所示。
%
T
Wavenumber(cm-1)
图3-3 聚醋酸乙烯酯的IR谱图
由上图可看出： 1375.065 cm-1处吸收带表示CH
的弯曲振动峰，1739.563 cm-1
3
和1240.065 cm-1证明有酯基存在，1739.563cm-1强吸收峰代表C=O伸缩振动，1240,065 cm-1处强吸收代表C-O-C的不对称伸缩振动，1020.209 cm-1较强吸收峰表示C-O伸缩振动吸收。可见，合成了聚醋酸乙烯酯，但是含量不是特别高。
3.4.2 IR表征PVA的化学结构
本实验直接用PVA溶液晾干后的薄膜进行红外测试。
%
T
Wavenumber(cm-1)
图3-4 低醇解度PVA的IR谱图
图3-4中，波数为3380.769cm-1处超强吸收峰为O-H伸缩振动，2929.486 cm-1处强吸收为C-H伸缩振动，1735.706 cm-1处中等强度吸收为C=O伸缩振动，1479.207cm-1处强吸收为C-H弯曲振动，1379.136cm-1处为C-O-C伸缩振动。
T %
Wavenumber(cm-1)
图3- 5高醇解度PVA 的IR 谱图
从3-5中我们可以得知，PVAc 在1735.706cm -1处有很强的吸收峰，是PVAc 上的羰基峰。经水解后得到的PVA 在1735.706cm -1处峰明显降低。此外，在3380.769cm -1处，PVA 出现很强的宽峰，这是-OH 峰；而PVAc 在此处只有微弱的峰。结合这两处的特征峰，表明经醇解后，PVAc 的结构确实改变，同时我们的醇解改性也成功。
3.4.3 IR 表征聚乙烯缩甲醛的化学结构
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
020406080T%
Wavenumber(cm-1)
图3- 6聚乙烯醇缩甲醛的IR 谱图
由上图可知：在波数为1735.706cm-1处，有一单峰，这说明了羰基的存在，说明有醛产生。在波数为3250-3500cm-1之间有一个较宽的峰，这说明在样品中的水分并没有完全除去。
3.5 1
H NMR 表征PVAc 及PVA 的化学结构
3.5.1 1H NMR 表征PVAc 的化学结构
图3-7 PVAc 的核磁氢谱
进一步用核磁氢谱验证了聚醋酸乙烯酯的结构。
3.5.2 1H NMR 表征PVA 的化学结构
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化学原理Ⅱ实 验 王业飞吕开河葛际江 戴彩丽焦翠于连香 中国石油大学（华东）石油工程学院 2007 年2 月
目录 前言 (1) 实验一三组分相图的制备 (3) 实验二最大压差法测表面张力 (6) 实验三溶胶的制备与电泳 (11) 实验四无机电解质的聚沉作用与高分子的絮凝作用 (16) 实验五乳状液的制备、鉴别和破坏 (20) 实验六聚丙烯酰胺的合成与水解 (24) 实验七聚合物分子量的测定---粘度法 (26) 实验八原油/水界面张力测定（滴体积法） (31) 实验九聚合物综合性能评价 (33) 附录一苯－水的相互溶解度 (35) 附录二不同温度下水的密度、粘度和表面张力 (36) 附录三某些液体的密度 (37) 附录四不同温度时某些液体的表面张力 (38) 附录五彼此相互饱和的两种液体的界面张力 (39) 附录六不同温度时水的介电常数 (39) 附录七722 型分光光度计 (40) 1
前言 一.化学原理（Ⅱ）实验的目的 化学原理（Ⅱ）实验是化学原理（Ⅱ）课程的重要组成部分，其主要目的有以下四点： 1.了解化学原理（Ⅱ）的研究方法，学习化学原理（Ⅱ）中的某些实验技能，培养根据所学原理设计实验、选择和使用仪器的能力； 2.训练观察现象、正确记录和处理实验数据、运用所学知识综合分析实验结果的能力； 3.验证化学原理（Ⅱ）主要理论的正确性，巩固和加深对这些理论的理解； 4.培养严肃认真的科学态度和严格细致的工作作风。 二.化学原理（Ⅱ）实验的要求 1.实验前必须认真预习，阅读实验教学内容及有关附录，掌握实验所依据的基本理论，明确需要进行测量、记录的数据，了解所用仪器的性能和使用方法，思考实验内容后面所提出的问题，并做好预习报告。预习报告的内容包括：实验目的、原理、基本公式及公式中各项意义及单位，原始记录表格及实验操作要点。 2.实验时要认真操作，严格控制实验条件，仔细观察实验现象，按照要求详细记录原始数据。实验完毕离开实验室前，原始记录必须交给指导教师审阅、签字。 3.实验完成后要及时处理实验数据，独立完成实验报告，按时交给指导教师审阅。实验报告应统一用石油大学学生实验报告纸书写，并做到字体端正、间明扼要、整齐清洁。实验报告的内容包括实验目的、实验原理、简单步骤、处理结果、思考题讨论五个部分。 三. 化学原理（Ⅱ）实验的注意事项 1.按时进入实验室，爱护实验仪器设备，不懂仪器的使用方法时不得乱动仪器。 2.仪器安装完后或连接线路后，必须经教师检查，才能接通电源，开始实验。 3.要按实验内容及有关附录中的规定使用仪器，以免损坏。 4.数据记录应及时、准确、完整、整齐。全部记录都要记在预习报告的表格内，不 2
高分子物理知识点总结 导读：我根据大家的需要整理了一份关于《高分子物理知识点总结》的内容，具体内容：高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。下面我给你分享，欢迎阅读。高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同... 高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。下面我给你分享，欢迎阅读。 高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。 旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同、间同和无规三种不同的异构体(其中，高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。)。 全同(或等规)立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构：取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接 无规立构：取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接 几何异构是由于主链中存在双键而形成的，有顺式和反式两种异构体。构象：原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。 链段：把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元 链节(又称为重复单元)：聚合物中组成和结构相同的最小单位
高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。其中支化高分子的性质与线性高分子相似，可以溶解，加热可以熔化。但由于支化破坏了高分子链的规整性，其结晶能力大大降低，因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等，都较相应的线性高分子的低。 交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构，交联高分子不能溶解，只能溶胀，加热也不能熔融。 高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。 单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因，内旋转越自由，卷曲的趋势就越大。这种不规则的卷曲的高分子构象称为无规线团。 高分子链的内旋转并不是完全自由的，有键角和空间位阻的限制。 自由结合链的内旋转没有键角和位垒限制;自由旋转链有键角限制，但没有空间位阻的限制。自由结合链和自由旋转链都是假想的理想链，实际中是不存在的。 实际的高分子链既不是自由结合链，也不是自由旋转链，但可以看作是一个等效的自由结合链。 柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质 末端距：线性高分子的一端到另一端的距离 内聚能：克服分子间的作用力，把1mol液体或者固体移到其分子间的引力范围之外所需要的能量(单位体积内的内聚能则称为内聚能密度) 聚合物在不同的条件下结晶，可以形成不同的形态。 聚合物的单晶一般只能在极稀溶液中(浓度小于0.1%)缓慢结晶才能形成。
高分子物理课后答案,何曼君,第三版 第三章 高分子的溶解过程与小分子相比有什么不同？ 高分子与溶剂分子的尺寸相差悬殊，两者运动分子运动速度差别很大，现是溶剂分子渗入高聚物内部，是高聚体膨胀，称为“溶胀”，然后高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解的分子分散的均相体系。对于交联的高分子只停留在溶胀阶段，不会溶解。 第二维里系数A2的物理意义？ 第二维利系数的物理意义是高分子链段和链段间的内排斥与高分子链段和溶剂分子间能量上相互作用、两者相互竞争的一个量度。它与溶剂化作用和高分子在溶液里的形态有密切关系。良溶剂中，高分子链由于溶剂化作业而扩张，高分子线团伸展，A2是正值；温度下降或在非良溶剂，高分子线团收缩，A2是负值；当链段与链段、溶剂与高分子链段相互作业想等时，高分子溶液符合理想溶液的性质，A2为零，相当于高分子链处于无扰状态。 高分子的理想链和真实链有哪些区别？ ①理想链是一种理论模型，认为化学键不占体积，自由旋转，没有键角和位垒的限制，而真实链有键角限制和位垒的限制。 ②理想链没有考虑远程相互作用和近程相互作用，而真实链要考虑链节与链节之间的体积排除和链与周围环境的相互作用以及链与链之间的相互作用等。 高分子的稀溶液、亚浓溶液、浓溶液有哪些本质的区别？ 三种溶液最本质的区别体现在溶液中和高分子无规线团之间的相互作用和无规线团的形态结构不同： ① 稀溶液：高分子线团是相互分离的，溶液中高分子链段的分布也是不均一的；线团 之间的相互作用可以忽略。 ②浓溶液：大分子链之间发生相互穿插和缠结，溶液中链段的空间密度分布趋于均一。 ② 亚浓溶液：亚浓溶液介于稀溶液和浓溶液之间，高分子线团开始相互穿插交叠，整 个溶液中链段的分布趋于均一；高分子线团与临近线团开始相互作用。 第四章一般共混物的相分离与嵌段共聚物的微相分离在本质上有何差别？ 由于嵌段共聚物的嵌段间不相容而发生相分离，平均相结构微区的大小只有几十到几百纳米，即微相分离，两相之间的作用力是化学键。两种聚合物共混时，由于混合熵很小，混合晗决定于聚合物之间的相互作用，通常较小，所以两种聚合物混合自由能通常大于零，是分相的。而一般共混物两相界面之间的作用力是分子间作用力或氢键，其分相可能是宏观可
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
聚合物的结构（计算题：均方末端距与结晶度） 1.简述聚合物的层次结构。 答：聚合物的结构包括高分子的链结构和聚合物的凝聚态结构，高分子的链结构包括近程结构（一级结构）和远程结构（二级结构）。一级结构包括化学组成、结构单元链接方式、构型、支化与交联。二级结构包括高分子链大小（相对分子质量、均方末端距、均方半径）和分子链形态（构象、柔顺性）。三级结构属于凝聚态结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和织态结构。 构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。 （要改变构型，必须经过化学键的断裂和重组。） 高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。 旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同、间同和无规三种不同的异构体（其中，高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。）。 全同（或等规）立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成 间同立构：取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接 无规立构：取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接 几何异构是由于主链中存在双键而形成的，有顺式和反式两种异构体。 构象：原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。 链段：把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元 链节（又称为重复单元）：聚合物中组成和结构相同的最小单位 高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。其中支化高分子的性质与线性高分子相似，
可以溶解，加热可以熔化。但由于支化破坏了高分子链的规整性，其结晶能力大大降低，因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等，都较相应的线性高分子的低。 交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构，交联高分子不能溶解，只能溶胀，加热也不能熔融。 高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。 单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因，内旋转越自由，卷曲的趋势就越大。 这种不规则的卷曲的高分子构象称为无规线团。 高分子链的内旋转并不是完全自由的，有键角和空间位阻的限制。 自由结合链的内旋转没有键角和位垒限制；自由旋转链有键角限制，但没有空间位阻的限制。 自由结合链和自由旋转链都是假想的理想链，实际中是不存在的。 实际的高分子链既不是自由结合链，也不是自由旋转链，但可以看作是一个等效的自由结合链。 柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质 末端距：线性高分子的一端到另一端的距离 内聚能：克服分子间的作用力，把1mol液体或者固体移到其分子间的引力范围之外所需要的能量（单位体积内的内聚能则称为内聚能密度）
第9章聚合物的流变性 1.什么是假塑性流体？绝大多数聚合物熔体和浓溶液在通常条件下为什么均呈现假塑性流体的性质？试用缠结理论加以解释。 答：（1）流动指数n<1的流体称为假塑性流体； （2）略 2.聚合物的粘性流动有何特点？为什么？ 3.为什么聚合物的粘流活化能与分子量无关？ 答：根据自由体积理论，高分子的流动不是简单的整个分子的迁移，而是通过链段的相继跃迁来实现的。形象的说，这种流动的类似于蚯蚓的蠕动。因而其流动 活化能与分子的长短无关。,由实验结果可知当碳链不长时，随碳数的增加而增加，但当碳数大于30时，不再增大，因此聚合物超过一定数值后，与相对分子质量无关。 4.讨论聚合物的分子量和分子量分布对熔体粘度和流变性的影响。 答：低切变速率下，当时，略依赖于聚合物化学结构和温度，当 时，与聚合物化学结构，分子量分布及温度无关；增大切变速率，链 缠结结构破坏程度增加，分子量对体系粘度影响减小。 聚合物熔体非牛顿流动时的切变速率随分子量加大向低切变速率移动，剪切引起的粘度下降，分子量低的试样也比分子量高的试样小一些。分子量相同时分子量分布宽的聚合物熔体出现非牛顿流动的切变速率比分布窄的要低的多。 5.从结构观点分析温度、切变速率对聚合物熔体粘度的影响规律，举例说明这一规律在成型加工中的应用。 答：a.温度升高，粘度下降，在较高温度的情况下，聚合物熔体内自由体积相当大，流动粘度的大小主要取决于高分子链本身的结构，即链段跃迁运动的能力，一般分子链越刚硬，或分子间作用力越大，则流动活化能越高，这类聚合物是温敏性的；当温度处于一定范围即Tg 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) 高分子物理重要知识点 第一章高分子链的结构 1.1高分子结构的特点和内容 高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高，通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子，相对分子质量低于约1000的称为低分子。相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物（又名齐聚物）。一般高聚物的相对分子质量为104~106，相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质量聚合物。 英文中“高分子”或“高分子化合物”主要有两个词，即polymers和Macromolecules。前者又可译作聚合物或高聚物；后者又可译作大分子。这两个词虽然常混用，但仍有一定区别，前者通常是指有一定重复单元的合成产物，一般不包括天然高分子，而后者指相对分子质量很大的一类化合物，它包括天然和合成高分子，也包括无一定重复单元的复杂大分子。 与低分子相比，高分子化合物的主要结构特点是： （1）相对分子质量大，由很大数目的结构单元组成，相对分子质量往往存在着分布； （2）主链有一定的内旋自由度使分子链弯曲而具有柔顺性； （3）高分子结构不均一，分子间相互作用力大； （4）晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。 （5）要使高聚物加工成为有用的材料，需加入填料、各种助剂、色料等。 高分子的结构是非常复杂的，整个高分子结构是由不同层次所组成的，可分为以下三个主要结构层次（见表1－1）： 表1-1高分子的结构层次及其研究内容 由于高分子结构的如上特点，使高分子具有如下基本性质：比重小，比强度高，弹性，可塑性，耐磨性，绝缘性，耐腐蚀性，抗射线。 此外，高分子不能气化，常难溶，粘度大等特性也与结构特点密切相关。 1.2高分子链的近程结构 高分子链的化学结构可分为四类： （1）碳链高分子，主链全是碳以共价键相连：不易水解 （2）杂链高分子，主链除了碳还有氧、氮、硫等杂原子：由缩聚或开环得到，因主链由极性而易水解、醇解或酸解（3）元素有机高分子，主链上全没有碳：具有无机物的热稳定性及有机物的弹性和塑性 （4）梯形和螺旋形高分子：具有高热稳定性 由单体通过聚合反应连接而成的链状分子，称为高分子链。聚合度：高分子链中重复单元的数目； 除结构单元的组成外，端基对聚合物的性能影响很大：提高热稳定性 链接结构是指结构单元在高分子链的联接方式（主要对加聚产物而言，缩聚产物的链接方式一般是明确的）。 高分子物理答案详解（第三版） 第1章高分子的链结构 1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型。 等。 2．构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？ 答：（1）区别：构象是由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化，而构型则是分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，而构型的改变必须断裂化学键。 （2）不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，而全同立构聚丙烯与间同立构聚丙烯是不同的构型。 3.为什么等规立构聚丙乙烯分子链在晶体中呈31螺旋构象，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构象？ 答（1）由于等归立构聚苯乙烯的两个苯环距离比其范德华半径总和小，产生排斥作用，使平面锯齿形（…ttt…）构象极不稳定，必须通过C-C键的旋转，形成31螺旋构象，才能满足晶体分子链构象能最低原则。 （2）由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开，相互间距离比范德华半径大，所以平面锯齿形构象是能量最低的构象。 4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？ 答：（1）空间位阻参数（或称刚性因子），值愈大，柔顺性愈差； （2）特征比Cn，Cn值越小，链的柔顺性越好； （3）连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。 5．聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺性好。该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？ 答：这是由于聚乙烯分子对称性好，容易结晶，从而失去弹性，因而在室温下为塑料而不是橡胶。 6.从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异： （1）聚丙烯睛与碳纤维； （2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯； （3）顺式聚1，4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1，4-异戊二烯（杜仲橡胶）。（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。 (1)线性高分子梯形高分子 (2 非晶高分子结晶性高分子 (3)柔性 (4)高密度聚乙烯为平面锯齿状链，为线型分子，模量高，渗透性小，结晶度高，具有好的拉伸强度、劲度、耐久性、韧性；低密度聚乙烯支化度高于高密度聚乙烯（每1000 个主链 C 原子中约含15～35 个短支链），结晶度较低，具有一定的韧性，放水和隔热性能较好；交联聚乙烯形成了立体网状的结构，因此在韧性、强度、耐热性等方面都较高密度聚乙烯和低密度聚乙烯要好。 高效液相色谱实验报告 一、实验目的 1了解液相色谱的发展历史及最新进展 2 学习液相色谱的基本构造及原理 3 掌握液相色谱的操作方法和分析方法，能够通过HPLC分离测定来对目标化合物的分析鉴定。 二、实验原理 液相色谱法采用液体作为流动相，利用物质在两相中的吸附或分配系数的微小差异达到分离的目的。当两相做相对移动时，被测物质在两相之间进行反复多次的质量交换，使溶质间微小的性质差异产生放大的效果，达到分离分析和测定的目的。液相色谱与气相色谱相比，最大的优点是可以分离不可挥发而具有一定溶解性的物质或受热后不稳定的物质，这类物质在已知化合物中占有相当大的比例，这也确定了液相色谱在应用领域中的地位。 高效液相色谱可分析低分子量、低沸点的有机化合物，更多适用于分析中、高分子量、高沸点及热稳定性差的有机化合物。80%的有机化合物都可以用高效液相色谱分析，目前以已经广泛应用于生物工程、制药工程、食品工业、环境检测、石油化工等行业。 三、高效液相色谱的分类 吸附色谱法、分配色谱法、空间排阻色谱法、离子交换色谱法、亲和色谱法、化学键合相色谱法 四、高效液相色谱仪的基本构造 高效液相色谱至少包括输液系统、进样器、分离柱、检测器和数据处理系统等几部分。 1 输液系统： 包括贮液及脱气装置、高压输液泵和梯度洗脱装置。贮液装置用于存贮足够量、符合HPLC要求的流动相。高效液相色谱柱填料颗粒比较小，通过柱子的流动相受到的流动阻力很大，因此需要高压泵输送流动相。 2 进样系统： 将待测的样品引入到色谱柱的装置。液相色谱进样装置需要满足重复性好、死体积小、保证柱中心进样、进样时引起的流量波动小、便于实现自动化等多项要求。进样系统包括取样、进样两项功能。 3 分离柱： 色谱柱是色谱仪的心脏、柱效高、选择性好、分析速度快是对色谱柱的一般要求。商品化的HPLC微粒填料，如硅胶和以硅胶为基质的键合相、氧化铝、有机聚合物微球（包括离子交换树脂）等的粒度通常在3μm、5μm、7μm、以及10μm。采用的固定相粒度甚至可以达到1μm，而制备色谱所采用的固定相粒度通常大于10μm。HPLC填充柱效的理论值可以达到50000/m～160000/m理论板，一般采用100-300mm的柱长可满足大多数样品的分析的需要。由于柱效内、外多种因素的影响，因此为使色谱柱达到其应有的效率。应尽量的减小系统的死体积。 4 检测系统： HPLC检测器分为通用型检测器和专用型检测器两类。通用型检测器可连续测量色谱柱流出物（包括流动相和样品组分）的全部特性变化。这类检测仪器包括示差折光检测器、介 无机化学实验报告集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY- 实训一化学实验基本操作 [实验目的] 1、掌握常用量器的洗涤、使用及加热、溶解等操作。 2、掌握台秤、煤气灯、酒精喷灯的使用。 3、学会液体剂、固体试剂的取用。 [实验用品] 仪器：仪器、烧杯、量筒、酒精灯、玻璃棒、胶头滴管、表面皿、蒸发皿、 试管刷、 试管夹、药匙、石棉网、托盘天平、酒精喷灯、煤气灯。 药品：硫酸铜晶体。 其他：火柴、去污粉、洗衣粉 [实验步骤] （一）玻璃仪器的洗涤和干燥 1、洗涤方法一般先用自来水冲洗，再用试管刷刷洗。若洗不干净，可用毛刷蘸少量去污粉或洗衣粉刷洗，若仍洗不干净可用重络酸加洗液浸泡处理（浸泡后将洗液小心倒回原瓶中供重复使用），然后依次用自来水和蒸馏水淋洗。 2、干燥方法洗净后不急用的玻璃仪器倒置在实验柜内或仪器架上晾干。急用仪器，可放在电烘箱内烘干，放进去之前应尽量把水倒尽。烧杯和蒸发皿可放在石棉网上用小火烘干。操作时，试管口向下，来回移动，烤到不见水珠时，使管口向上，以便赶尽水气。也可用电吹风把仪器吹干。带有刻度的计量仪器不能用加热的方法进行干燥，以免影响仪器的精密度。 （二）试剂的取用 1、液体试剂的取用 （1）取少量液体时，可用滴管吸取。 （2）粗略量取一定体积的液体时可用量筒（或量杯）。读取量筒液体体积数据时，量筒必须放在平稳，且使视线与量筒内液体的凹液面最低保持水平。 （3）准确量取一定体积的液体时，应使用移液管。使用前，依次用洗液、自来水、蒸馏水洗涤至内壁不挂水珠为止，再用少量被量取的液体洗涤2-3次。 2、固体试剂的取用 （1）取粉末状或小颗粒的药品，要用洁净的药匙。往试管里粉末状药品时，为了避免药粉沾到试管口和试管壁上，可将装有试剂的药匙或纸槽平放入试管底部，然后竖直，取出药匙或纸槽。 高分子物理习题答案 第一章高分子链的结构 3．高分子科学发展中有二位科学家在高分子物理领域作出了重大贡献并获得诺贝尔奖，他们是谁？请列举他们的主要贡献。 答：（1）H. Staudinger（德国）：“论聚合”首次提出高分子长链结构模型，论证高分子由小分子以共价键结合。1953年获诺贝尔化学奖。 贡献：（1）大分子概念：线性链结构 （2）初探[η]=KMα关系 （3）高分子多分散性 （4）创刊《die Makromol.Chemie》1943年 （2）P. J. Flory（美国），1974年获诺贝尔化学奖 贡献：（1）缩聚和加聚反应机理 （2）高分子溶液理论 （3）热力学和流体力学结合 （4）非晶态结构模型 6．何谓高聚物的近程（一级）结构、远程（二级）结构和聚集态结构？试分别举例说明用什么方法表征这些结构和性能，并预计可得到哪些结构参数和性能指标。 答：高聚物的一级结构即高聚物的近程结构，属于化学结构，它主要包括链节、键接方式、构型、支化和交联结构等，其表征方法主要有：NMR, GC, MS, IR, EA, HPLC, UV等。而高聚物的二级结构即高聚物的远程结构，主要包括高分子链的分子量、分子尺寸、分子形态、链的柔顺性及分子链在各种环境中所采取的构象，其表征方法主要有：静态、动态光散射、粘度法、膜渗透压、尺寸排除色谱、中子散射、端基分析、沸点升高、冰点降低法等。高聚物的聚集态结构主要指高分子链间相互作用使其堆积在一起形成晶态、非晶态、取向态等结构。其表征方法主要有：x-射线衍射、膨胀计法、光学解偏振法、偏光显微镜法、光学双折射法、声波传播法、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、核磁共振，热分析、力学分析等。 8．什么叫做高分子的构型？试讨论线型聚异戊二烯可能有哪些不同的构型。 答：由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布。 1，2：头-头，全同、间同、无规；头-尾，全同、间同、无规 3，4：头-头，全同、间同、无规；头-尾，全同、间同、无规 1，4：头-头，顺、反；头-尾，顺、反 9．什么叫做高分子构象？假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高其等规度？说明理由。答：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态（内旋转异构体）称为构象。不能用改变构象的办法提高其更规度。等规度是指高聚物中含有全同和间同异构体的总的百分数，涉及的是构型问题，要改变等规度，即要改变构型。而构型是由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布，改变构型必须通过化学键的断裂和重组。 11．假定聚丙烯主链上的键长为0.154纳米，键角为109.5°，根据下表所列数据，求其等效自由结合链的链段长度l e及极限特征比C∞。 聚合物溶剂温度（℃）A×104（nm）σ 聚丙烯（无规）环已烷、甲苯30 835 1.76 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 高分子物理重要知识点 (1人评价)|95人阅读|8次下载|举报文档 高分子物理重要知识点 (1人评价)|96人阅读|8次下载|举报文档 1 高分子物理重要知识点第一章高分子链的结构 1.1高分子结构的特点和内容高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高，通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子，相对分子质量低于约1000的称为低分子。相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物（又名齐聚物）。一般高聚物的相对分子质量为104~106，相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质量聚合物。英文中“高分子”或“高分子化合物”主要有两个词，即polymers和Macromolecules。前者又可译作聚合物或高聚物；后者又可译作大分子。这两个词虽然常混用，但仍有一定区别，前者通常是指有一定重复单元的合成产物，一般不包括天然高分子，而后者指相对分子质量很大的一类化合物，它包括天然和合成高分子，也包括无一定重复单元的复杂大分子。与低分子相比，高分子化合物的主要结构特点是：（1）相对分子质量大，由很大数目的结构单元组成，相对 分子质量往往存在着分布；（2）主链有一定的内旋自由度使分子链弯曲而具有柔顺性；（3）高分子结构不均一，分子间相互作用力大；（4）晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。（5）要使高聚物加工成为有用的材料，需加入填料、各种助剂、色料等。高分子的结构是非常复杂的，整个高分子结构是由不同层次所组成的，可分为以下三个主要结构层次（见表1－1）：表1-1高分子的结构层次及其研究内容 名称内容备注链结构一级结构（近程结构）结构单元的化学组成键接方式构型（旋光异构，几何异构）几何形状（线形，支化，网状等）共聚物的结构指单个大分子与基本结构单元有关的结构二级结构（远程结构）构象（高分子链的形状）相对分子质量及其分布指由若干重复单元组成的链段的排列形状三级结构（聚集态结构、聚态结构、超分子结构）晶态非晶态取向态液晶态织态指在单个大分子二级结构的基础上，许多这样的大分子聚集在一起而成的聚合物材料的结构由于高分子结构的如上特点，使高分子具有如下基本性质：比重小，比强度高，弹性，可塑性，耐磨性，绝缘性，耐腐蚀性，抗射线。此外，高分子不能气化，常难溶，粘度大等特性也与结构特点密切相关。 1.2高分子链的近程结构高分子链的化学结构可分为四类：（1）碳链高分子，主链全是碳以共价 一、单项选择题 1．高分子的基本运动是（ B ）。 A．整链运动B．链段运动C．链节运动 2．下列一组高聚物分子中，柔性最大的是（ A ）。 A.聚氯丁二烯 B.聚氯乙烯 C.聚苯乙烯 3. 下列一组高聚物中，最容易结晶的是( A ). A.聚对苯二甲酸乙二酯 B. 聚邻苯二甲酸乙二酯 C. 聚间苯二甲酸乙二酯 4．模拟线性聚合物的蠕变全过程可采用（ C ）模型。 A.Maxwell B. Kelvin C. 四元件 5.在半晶态聚合物中，发生下列转变时，判别熵值变大的是（ A ）。（1）熔融（2）拉伸取向（3）结晶（4）高弹态转变为玻璃态 6.下列一组高聚物分子中，按分子刚性的大小从小到大的顺序是（ADBFC ）。 A.聚甲醛； B.聚氯乙烯； C.聚苯乙烯； D. 聚乙烯；F. 聚苯醚 7．.假塑性流体的特征是（ B ）。 A．剪切增稠B．剪切变稀C．粘度仅与分子结构和温度有关 8.热力学上最稳定的高分子晶体是（ B ）。 A．球晶B．伸直链晶体C．枝晶 9.下列高聚物中，只发生溶胀而不能溶解的是（ B ）。 A. 高交联酚醛树脂； B. 低交联酚醛树脂； C.聚甲基丙稀酸甲脂 10.高分子-溶剂相互作用参数χ1（ A ）聚合物能溶解在所给定的溶剂中 A. χ1<1/2 B. χ1>1/2 C. χ1=1/2 11.判断下列叙述中不正确的是（ C ）。 A．结晶温度越低，体系中晶核的密度越大，所得球晶越小； B．所有热固性塑料都是非晶态高聚物； C．在注射成型中，高聚物受到一定的应力场的作用，结果常常得到伸直链晶体。 12. 判断下列叙述中不正确的是（ C ）。 A．高聚物的取向状态是热力学上一种非平衡态； B．结晶高聚物中晶片的取向在热力学上是稳定的； C．取向使材料的力学、光学、热性能各向同性。 13.关于高聚物和小分子物质的区别，下列( D )说法正确 ⑴高聚物的力学性质是固体弹性和液体粘性的综合； ⑵高聚物在溶剂中能表现出溶胀特性，并形成居于固体和液体的一系列中间体系； ⑶高分子会出现高度的各向异性。 A. ⑴⑵对 B. ⑵⑶对 C. ⑴⑶对 D.全对 三、问答题： 混凝实验报告 篇一：混凝实验报告 物化实验一混凝 环93第四小组刘梦圆张晨刘作亚吴悦吕晓佟混凝过程是现代城市给水和工业废水处理工艺研究中不可缺少也是最为关键的前置单元操作环节之一。在原水和废水中都存在着数量不等的胶体粒子，如粘土、矿物质、二氧化硅或工业生产中产生的碎屑等，它们悬浮在水中造成水体浑浊，混凝工艺是针对水中的这些物质处理的过程。混凝可去除的悬浮物颗粒直径范围在：（有时认为在1?m）。1nm~0.1?m通过试验摸索混凝过程各参数的最佳值，对于获得良好的混凝效果至关重要。 一、实验目的 1. 2. 3. 4. 了解混凝的现象及过程，观察矾花的形成。了解混凝的净水作用及主要影响因素。了解助凝剂对混凝效果的影响。 探求水样最佳混凝条件（包括投药种类、投药量、pH值、水流速度梯度等）。 二、实验原理 天然水体中存在大量胶体颗粒，是水产生浑浊的一个重 要原因，胶体颗粒靠自然沉淀是不能去除的。胶体的布朗运动、胶体表面的水化作用以及胶体间的静电斥力，使得胶体颗粒具有分散稳定性。 其中因胶体颗粒带有一定电荷，它们之间的电斥力是胶体稳定性的主要因素。胶体表面的电荷值常用电动电位?表示，又称为Zeta电位。Zeta电位的高低决定了胶体颗粒之间斥力的大小和影响范围。一般天然水中的胶体颗粒的Zeta 电位约在（-30mV）以上。若向水中投加混凝剂能提供大量的正离子，能加速胶体的凝结核沉降；压缩胶团的扩散层，使电位降到(-15mV)左右而变成不稳定因素，也有利于胶粒的吸附凝聚，即可得到较好的混凝效果。然而当Zeta电位降到零，往往不是最佳混凝状态。同时，投加混凝剂后?电位降低，有可能使水花作用减弱，混凝剂水解后形成的高分子物质（一般具有链状结构）在胶粒与胶粒之间起着吸附架桥的作用，也有利于提高混凝效果；即使?电位没有降低或者降低不多，胶粒不能相互接触，但通过高分子链状物吸附作用，胶粒之间也能形成絮凝体。 消除或降低胶体颗粒稳定因素的过程叫脱稳。脱稳后的胶粒，在一定的水利条件下，才能形成较大的絮凝体，俗称矾花。直径较大密度也较大的矾花容易下沉。 混凝剂的种类以及投加混凝剂的多少，直接影响混凝效 西安交大高分子化学实验报告模板 各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢 篇一：西安交大大化实验报告模板-2 西安交通大学化学实验报告 第页（共页） 课程：______________________________ 实验日期：年月日专业班号_____________组别____________交报告日期：年月日姓名_____________学号____________报告退发：（订正、重做）同组者_____________________________教师审批签字： 实验名称铁含量的测定——分光光度法一、实验目的 二、实验原理 三、仪器与试剂 1. 仪器 2. 试剂 五、数据记录 表一铁标准溶液浓度/铁含量-吸光度关系表 图一铁标准溶液浓度-吸光度关系图 六、实验讨论及思考题 西安交通大学化学实验报告 第页（共页） 课程：______________________________ 实验日期：年月日专业班号_____________组别____________交报告日期：年月日姓名_____________学号____________报告退发：（订正、重做）同组者_____________________________教师审批签字： 实验名称化学反应速率、反应级数及反应活化能一、实验目的 二、实验原理 三、仪器与试剂 1. 仪器 2. 试剂 五、实验结果与数据处理 1、浓度对反应速率的影响 表1 浓度对反应速率的影响 室温： 表2 温度对反应速率的影响 篇二：西安交大实验报告模板 西安交通大学实验报告 第页（共页） 课程：____金相技术与材料组织显示分析____实验日期：年月日专业班号_______组别____________交报告日期：年月日姓名_______学号__ 报告退发：（订正、重做）同组者_____________________________教师审批签字：实验名称：金相定量分析与定量样品组织的特殊显示 一.实验目的 1.掌握用热分析法测定材料的临界点的方法； 2.学习根据临界点建立二元合金相图；高分子物理实验
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