实验1聚丙烯的结晶形态与性能

实验七偏光显微镜法观察聚合物球晶及其生长过程一、实验目的1．熟悉偏光显微镜的构造，掌握偏光显微镜的使用方法。

2．观察聚丙烯在不同结晶温度下得到的球晶的形态，估算聚丙烯球晶大小。

3．测定聚丙烯在不同结晶度下的晶体的熔点。

4．测定25℃聚丙烯的球晶生长速度。

二、实验原理聚合物的结晶受外界条件影响很大，而结晶聚合物的性能与其结晶形态等有着密切的关系，所以对聚合物的结晶形态研究具有很重要的意义。

聚合物在不同条件下形成不同的结晶，比如单晶、球晶、纤维晶等等，而其中球晶是聚合物结晶时最常见的一种形态（如图1所示），它是由晶核开始，片晶辐射状生长而成的球状多晶聚集体，基本结构单元是具有折叠链结构的片晶（如图2所示）。

球晶可以长得比较大，直径甚至可以达到厘米数量级。

在偏光显微镜下球晶通常呈现Maltese 黑十字消光图样，因此，普通的偏光显微镜就可以对球晶进行观察。

图1 聚乙烯球晶的扫描电镜照片光是电磁波，也就是横波，它的传播方向与振动方向垂直。

但对于自然光来说，它的振动方向均匀分布，没有任何方向占优势。

但是自然光通过反射、折射或选择吸收后，可以转变为只在一个方向上振动的光波，即偏振光。

一束自然光经过两片偏振片，如果两个偏振轴相互垂直，光线就无法通过了。

光波在各向异性介质中传播时，其传播速度随振动方向不同而变化，折射率值也加以改变，一般都发生双折射，分解成振动方向相互垂直，传播速度不同，折射率不同的两条偏振光。

而这两束偏振光通过第二个偏振片时，只有在与第二偏振轴平行方向的光线可以通过。

而通过的两束光由于光程差将会发生干涉现象。

在正交偏光显微镜下观察：非晶体聚合物，因为其各向同性，没有发生双折射现象，光线被正交的偏振镜阻碍，视场黑暗。

球晶会呈现出特有的黑十字消光现象，黑十字的两臂分别平行于两偏振轴的方向。

而除了偏振片的振动方向外，其余部分就出现了因折射而产生的光亮。

如图3是全同立构聚苯乙烯球晶的偏光显微镜照片。

图2 球晶示意图在偏振光条件下，还可以观察晶体的形态，测定晶粒大小和研究晶体的多色性等等。

聚丙烯的结晶温度范围是多少
聚丙烯是一种常用的热塑性树脂，具有优良的力学性能和耐热性，广泛应用于塑料制品制造。

在生产中，聚丙烯的结晶温度是一个重要的物理特性，影响着其结晶行为和结晶形态。

聚丙烯的结晶温度范围通常在0°C至130°C之间。

在这个范围内，聚丙烯会逐渐由无定形状态向结晶状态转变。

结晶温度的具体数值受到聚丙烯分子结构、分子量以及添加的成分等因素的影响。

一般来说，分子量较高的聚丙烯具有更高的结晶温度，因为高分子量会增加分子之间的相互作用力，促使聚合物形成有序的结晶结构。

在聚丙烯的生产和加工过程中，控制结晶温度是至关重要的。

过低的结晶温度会导致聚丙烯制品脆性增加，降低其力学性能；而过高的结晶温度则可能使聚丙烯难以成型，影响生产效率。

因此，生产者需要根据具体要求和应用场景，合理选择和控制聚丙烯的结晶温度。

此外，聚丙烯的结晶温度还受到加工条件的影响，比如加热速度、冷却速度等也会影响聚丙烯的结晶行为。

在注塑、挤出等加工过程中，工程师需要根据具体的工艺要求，调整加工条件，以获得所需的聚丙烯制品性能。

总的来说，聚丙烯的结晶温度范围在0°C至130°C之间，这个范围是根据聚丙烯的物性特征和加工需求综合确定的。

正确控制聚丙烯的结晶温度，对于生产高质量的聚丙烯制品至关重要，同时也为聚丙烯的广泛应用提供了坚实的基础。

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聚丙烯100结晶的熔融热焓
聚丙烯是一种常用的塑料材料，具有良好的物理性能和加工性能，在各个领域都有着广泛的应用。

其中，聚丙烯100结晶的熔融热焓是一个重要的物性参数，对于研究聚丙烯的熔融行为和加工工艺具有十分重要的意义。

熔融热焓是指物质从固态晶体变为液态时吸收或释放的热量。

聚丙烯的熔融热焓是指在将100%晶相的聚丙烯加热至熔点并变为完全液态时所吸收的热量。

熔融热焓的数值大小与聚合物的结晶度、分子量、结晶形态等因素密切相关。

在实际应用中，了解聚丙烯100结晶的熔融热焓可以帮助我们更好地掌握聚丙烯在加热过程中的能量变化规律，为合理设计工艺参数提供参考依据。

此外，熔融热焓还对于聚丙烯的结晶行为和熔融稳定性等方面具有指导意义。

聚丙烯是一种热塑性塑料，其熔融热焓的测定通常通过差示扫描量热法（DSC）来进行。

在实验中，样品先经过一定的处理和制备后放入差示扫描量热仪中，通过对样品施加一定的升温和降温速率，记录样品在升温和降温过程中的热量变化曲线，从而可得到其熔融热焓的数值。

聚丙烯的熔融热焓受多种因素的影响，例如结晶度的大小、聚合度的不同、加工历史等。

一般来说，熔融热焓与聚丙烯的结晶度呈正相关关系，即结晶度越高，熔融热焓越大。

而聚合度或分子量的增加则会减小熔融热焓的数值。

这些因素共同影响着聚丙烯的熔融性能和热学性质。

总的来说，聚丙烯100结晶的熔融热焓是一个重要的物性参数，对于理解聚丙烯的熔融行为、加工性能和热学性质具有重要意义。

通过对其熔融热焓的研究，我们可以更好地掌握聚丙烯的特性，为其在工业生产和科研领域的应用提供有力支持。

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聚丙烯的结构、性能和应用一、聚丙烯（聚丙烯）的结构聚丙烯是一种高分子化合物，是一种通用合成树脂（或通用合成塑料），由于它是烯烃的聚合产物，因而又是一种聚烯烃树脂。

聚丙烯的结构是指高聚物内部组织，它有两层意义：一是指聚丙烯分子内部的组织和形态，称为分子结构，二是指这些大分子聚集在一起的形态，称为聚集态结构。

1.聚丙烯的分子结构对一般的单烯烃聚合物可用通式（2-CH2）n表示。

R当-R为CH3-时即为聚丙烯，按CH3-在分子中的排布（位置、配向、次序等）不同，可分为三种立构异构体，即等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯，等规聚丙烯所有的甲基都排在平面的同一侧。

间规聚丙烯的甲基有规则的交互分布在平面的两侧。

无规聚丙烯的甲基无秩序地分布在平面的两侧。

在三种立体异构体中，等规和间规聚丙烯都属于有规聚丙烯，有规聚丙烯的结晶度高，根据X射线对结晶性聚丙烯的研究，测得其分子链的等同周期为6.5×10-10m，C-C键角为109°28′,C-C原子间键距为1.54×10-10m，据此设想出等规聚丙烯的三重螺旋结构。

以上所述均指聚丙烯的均聚物，聚丙烯聚合物中还有共聚物，如以丙烯为主要单体，以少量乙烯为第二单体（或称共聚单体）进行共聚而成的聚合物，共聚物按其立体结构的规整性又可分为无规共聚物和嵌段共聚物，制取共聚物的目的是为了改善均聚物的某些性能（如耐寒、耐温、抗冲性能等）以满足特殊用途的需要。

2.聚丙烯的聚集态结构高分子的链结构是决定高聚物基本性质的主要因素，而高分子聚集态结构是决定高聚物本体性质的主要因素，也就是说，其使用性能直接取决于加工成型过程中高分子所形成的聚集态结构。

聚丙烯和其它高分子一样，是由很多大分子聚集在一起的，分子间存在着相互作用，通常之间的作用力包括范德华力和氢键，使聚丙烯的大分子聚集在一起，并赋予它特定的性能，大分子聚集态通常有下述两种情况：（1）无定形态当很多分子在一起时，如果分子间杂乱无章，没有一定次序地相互堆在一起，这种结构称为无定型形态，这种结构比较疏松，密度低，分子容易运动，强度也低。

实验六偏光显微镜研究聚合物的晶态结构用偏光显微镜研究聚合物的结晶形态是目前实验室中较为简便而实用的方法。

众所周知，随着结晶条件的不用，聚合物的结晶可以具有不同的形态，如：单晶、树枝晶、球晶、纤维晶及伸直链晶体等。

在从浓溶液中析出或熔体冷却结晶时，聚合物倾向于生成这种比单晶复杂的多晶聚集体，通常呈球形，故称为“球晶”。

球晶可以长得很大。

对于几微米以上的球晶，用普通的偏光显微镜就可以进行观察；对小于几微米的球晶，则用电子显微镜或小角激光光散射法进行研究。

聚合物制品的实际使用性能（如光学透明性、冲击强度等）与材料内部的结晶形态，晶粒大小及完善程度有着密切的联系，因此，对聚合物结晶形态等的研究具有重要的理论和实际意义。

一、目的要求1．了解偏光显微镜的结构及使用方法。

2．观察聚合物的结晶形态，估算聚丙烯球晶大小。

二、基本原理球晶的基本结构单元具有折叠链结构的片晶（晶片厚度在10mm左右）。

许多这样的晶片从一个中心（晶核）向四面八方生长，发展成为一个球状聚集体。

根据振动的特点不同，光有自然光和偏振光之分。

自然光的光振动（电场强度E的振动）均匀地分布在垂直于光波传播方向的平面内如图6-1所示；自然光经过反射、折射、双折射或选择吸收等作用后，可以转变为只在一个固定方向上振动的光波。

这种光称为平面偏光，或偏振光如图6-1（2）所示。

偏振光振动方向与传播方向所构成的平面叫做振动面。

如果沿着同一方向有两个具有相同波长并在同一振动平面内的光传播，则二者相互起作用而发生干涉。

由起偏振物质产生的偏振光的振动方向，称为该物质的偏振轴，偏振轴并不是单独一条直线，而是表示一种方向。

如图6-1（2）所示。

自然光经过第一偏振片后，变成图6-1偏振光，如果第二个偏振片的偏振轴与第一片平行，则偏振光能继续透过第二个偏振片；如果将其中任意一片偏振片的偏振轴旋转90°，使它们的偏振轴相互垂直。

这样的组合，便变成光的不透明体，这时两偏振片处于正交。

实验20 粘度法测定聚合物的分子量一、试验目的1.了解粘度法测定聚合物平均分子量的原理。

2.掌握粘度法测定的实验技术和数据处理方法。

3.掌握一点法测定聚乙烯醇分子量的方法。

二、实验原理本实验采用乌氏粘度计测定聚乙烯醇稀水溶液的粘度, 进而求出聚乙烯醇试样的分子量, 对于浓溶液与聚合物的熔体粘度行为, 因为很难找出准确的分子量, 在此不作讨论。

某一溶剂在一定的温度下溶入聚合物, 其粘度大大增加, 而粘度的增加与聚合物的分子量有密切关系, 从而利用这个性质在适当的条件下测定聚合物的分子量。

试验证明, 许多聚合物溶液不是理想溶液, 称为非牛顿流体, 其流动规律不服从牛顿流体规律, 但对于一般柔性链聚合物在切变速度较低且分子量适中时, 其稀溶液可按牛顿流体处理。

聚合物稀溶液的粘度主要反应了三种内摩擦：○1 溶剂间流动时产生的内摩擦 ○2 高分子间的内摩擦 ○3 高分子与溶剂间的内摩擦 这三者的总和表现为聚合物稀溶液的粘度, 记为η1, 而由溶剂表现的粘度即纯溶剂粘度为η0。

特性粘数[η]是几种粘度中最重要的一种粘度, 其数学式为:ln lim lim []00sp rC C C Cηηη==→→ （20-1）它为无限稀释的高分子溶液的比浓粘度, 这时溶液所呈现的粘度行为主要反映了高分子与溶剂间的内摩擦。

特性粘度已不再与溶液的浓度有关, 它表示单个分子对溶液粘度的贡献。

外推法求特性粘度 是较常用的方法, 即在各种不同的浓度下求得 或 , 然后作—C 图或 —C 图再外推到 时其截距即为 。

测得特性粘度之后, 即可用下式求得分子量：[]KM αη= （20-2） 式中: M 为聚合物的平均分子量； 为特性粘度, 其单位是浓度的倒数； 为与溶液中聚合物分子形态有关的指数项。

K 和 是两个常数, 其数值可以从有关手册查到, 查找时要注意这两个常数的测定条件, 如使用的温度、溶剂、适用的分子量范围、单位以及校正方法。

偏光显微镜观察球晶的⿊⼗字现象成绩a) b)图1 ⾃然光和线偏振光的振动现象 a) ⾃然光 b) 线偏振光图2 球晶的偏光显微镜照⽚西安交通⼤学实验报告第页（共页）课程：⾼分⼦物理实验⽇期：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：偏光显微镜观察聚合物结晶形态⼀．实验⽬的 1.了解偏光显微镜的基本原理和结构；2.掌握偏光显微镜的使⽤⽅法；3.⽤偏光显微镜观察聚合物的结晶形态，估算聚丙烯试样球晶的⼤⼩。

⼆．实验原理聚合物制品的使⽤性能与材料的内部结晶形态、晶粒⼤⼩及完善程度有着密切的联系，⽽配⽅不同、加⼯条件不同，聚合物晶体的结晶形态、尺⼨也不尽相同，它直接影响着产品的质量。

⽤偏光显微镜研究聚合物的结晶形态是⽬前实验室中常⽤的⽅法。

光是电磁波，也就是横波，它的传播⽅向与振动⽅向垂直。

但对于⾃然光来说，它的振动⽅向均匀分布，没有任何⽅向占优势。

但是⾃然光通过反射、折射或选择吸收后，可以转变为只在⼀个⽅向上振动的光波，即偏振光(如图1，箭头代表振动⽅向，传播⽅向垂直于纸⾯)。

聚合物在不同条件下形成不同的结晶，⽐如单晶、球晶、纤维状晶等等，⾯其中球晶是聚合物结晶时最常见的⼀种形式。

球晶可以长得⽐较⼤，直径甚⾄可以达到厘⽶数量级。

球晶是从⼀个晶核在三维⽅向上⼀齐向外⽣长⽽形成的径向对称的结构，由于是各向异性的，就会产⽣双折射的性质。

因此，普通的偏光显微镜就可以对球晶进⾏观察，因为聚合物球晶在偏光显微镜的正交偏振⽚之间呈现出特有的⿊⼗字消光图形。

偏光显微镜的最佳分辨率为200nm ，有效放⼤倍数超过500-1000倍，与电⼦显微镜、X 射线衍射法结合可提供较全⾯的晶体结构信息。

球晶的基本结构单元是具有折叠链结构的⽚晶，球晶是从⼀个中⼼(晶核)在三维⽅向上⼀齐向外⽣长晶体⽽形成的径向对称的结构，即⼀个球状聚集体。

⼀束⾃然光经过两⽚偏振⽚，如果两个偏振轴相互垂直，光线就⽆法通过了。