高分子材料表征第一章

高分子材料表征方法 第一章 绪论 1、表征的定义：通过一定的分析方法将未知结构变成已知结构；2、表征的应用： 科学研究中对聚合物产物结构的确认； 在生产过程中对产品质量的监测； 分析和研究未知产品的结构。 一、高分子表征技术研究的内容1、高分子材料的定性分析2、高分子材料的结构测定3、高分子材料的定量分析 二、高分子材料的主要表征方法 1、简单的经验判断： 根据聚合物的性质如外观、强度和应用领域等判断聚合物种类 2、化学分析：采用化学分析的方法如酸碱滴定、元素特有的化学反应对聚合物种类和结构作出定性或定量的分析 3、仪器分析：采用现代分析设备，根据聚合物中的某些官能团在一定条件下所作出的响应来判断聚合物中官能团的结构和数量。常用的仪器分析方法有红外光谱、紫外光谱、激光拉曼光谱、核磁共振、X射线等。 第一篇：高分子材料的化学分析 第一章：简单定性分析 、外观：透明性， 颜色 一 ） 高 分 子 材 料 的 外 观无 色 透 明（ 或 半 透明 ） 聚 乙 烯 ， 聚 丙 烯 ， 聚 1 丁 烯 ， 聚 4 甲 基 1戊 烯 聚 苯 乙 烯 ， MBS, SAN,全 氟 聚 丙 烯 ， 聚 苯醚 ， 尼 龙 ， PET, PBT, 醋 酸 丙 酸 纤 维 素白 色 ABS,聚 氯 乙 稀 ， 聚 乙 烯 醇 ， 聚 甲 醛 ， 聚 乙 二 醇 ，醋 酸 纤 维 素 ， 聚 苯 硫 醚 ， 脲 醛 或 蜜 胺 模 塑 粉有 色 聚 乙 烯 基 咔 唑 （ 棕 色 透 明 颗 粒 ） ， 萜 烯 树 脂（ 黄 色 ） 聚 碳 酸 酯 （ 无 色 透 明 或 者 浅 黄 色 ） ，聚 酰 亚 胺 ， 酚 醛 塑 料 （二）、塑料制品的外形1、塑料薄膜2、塑料板材3、管材4、泡沫塑料 （三）、手感与机械性能 表面硬度 刚性 力学性能 二、 高分子材料的用途每一种高分子材料都有其主要的应用领域。而在每一个特定的领域中应用的高分子材料的种类是非常有限的。几个主要领域中应用的高分子材料如下所示： 机械零件：尼龙，PET或PBT，ABS, HIPS，聚甲醛，聚碳酸酯，氟塑料，酚醛树脂，聚苯醚，聚苯硫醚，聚醚醚酮，聚酰亚胺，高密度聚乙烯（小负荷），聚丙烯（小负荷）， 绝缘材料： 聚乙烯，聚丙烯，EVA， PET, 环氧树脂，聚酰亚胺聚氯乙稀。 电子电器配件：PE, PP, SAN, MBS, PF, 氨基树脂，环氧树脂，不饱和聚酯，PET,PBT, 聚甲醛，聚酰亚胺，聚苯醚，聚砜 家电和设备外壳：聚丙烯，高冲聚苯乙烯,ABS, SAN, 聚苯乙烯，聚氨酯 汽车配件：聚丙烯，PET, 尼龙，聚甲醛，ABS, PC，SMC 光学产品：聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酸酯类，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚乙烯醇缩丁醛，PET 容器：聚乙烯，聚丙烯，PET, 聚甲醛（压力容器）环氧树脂（压力容器） 文具、办公及日常用品：聚乙烯，聚丙烯，ABS, HIPS, PET, PU,SAN, MBS, 尼龙，酚醛塑料，氨基塑料，聚甲基丙烯酸甲酯 第二节：燃烧试验一、试验方法 观察的主要现象：（1）是否燃烧，（2）是否能够自熄（3）火焰的颜色和性质如是否有烟或者是否溅射（4）样品是否变形、龟裂、熔融、滴落以及滴落物是否继续燃烧等 二、初步鉴别不燃材料：含氟、含硅的高分子以及热固性高分子材料和少数芳香环含量很高的高分子材料；难燃和自熄的：含氯高分子如聚氯乙稀，含氮高分子以及含有阻燃剂的高分子材料易燃高分子：主要以碳氢为主的高分子材料 发烟规律：苯环的含量与苯环的位置结焦倾向：与碳所在的基团有关火焰颜色：与元素有关，只含碳氢的高分子火焰为黄色，含氧的高分子材料火焰带蓝色，含氯的高分子材料火焰为绿色燃烧激烈的高分子材料的火焰看上去象白色。气味：气味产生于高分子裂解而产生的小分子 高 分 子 材 料 在 火 焰 中 的 行 为可 燃 性 试 样 变化 火 焰外 观 气 味 高 分 子材 料不 燃 不 变 或慢 慢 碳化 在 红 热 时发 出 刺 激性 气 味 聚 四 氟乙 烯软 化 同 上 聚 三 氟氯 乙 烯 难 燃 在 强 火 焰中 膨 胀 亮 黄 或白 色 几 乎 无味 硅 树 脂外 形 不 变或 膨 胀 碳化 亮 黄 色有 烟 苯 酚 ，甲 醛 味 酚 醛 树脂燃 烧 部 发白 ， 慢 慢碳 化 微 黄 色带 绿 边 甲 醛 味 ，氨 味 氨 基 树脂 在 火 焰上 燃 烧 ，离 火 熄灭 先 软 化 ，后 分 解 为棕 黑 色 黄 橙 色带 绿 底 ，白 烟 强 辛 辣味 聚 氯 乙稀 ， 氯丁 橡 胶同 上 黄 橙 色 ，喷 溅 绿 色火 星 同 上 聚 偏 二氯 乙 烯软 化 ， 黄 色 带 绿边 同 上 氯 醋 共聚软 化 ， 不滴 落 黄 橙 色带 蓝 绿 边 同 上 氯 乙 烯 丙 烯腈 共 聚物 在 火 焰中 燃 烧 ，离 火 熄灭 ， 中等 燃 烧速 度 熔 融 下 滴 ，然 后 分 解 ，样 品 靠 近火 焰 时 起泡 熔 融 成清 液 可 抽丝 ， 膨 胀龟 裂 ， 逐渐 分 解 碳化 黄 橙 色带 蓝边 ，黄 色 ，明 亮 ，灰 烟 烧 毛发 味 ，或 烧新 鲜芹 菜味 尼 龙 ，酪 脘 甲 醛 树脂 在 火 中燃 烧 ，离 火 后继 续 燃烧 不 易点 燃 熔 融 下滴 ， 可抽 丝 暗 黄 橙 色 ，有 烟 炱 花 香 般微 甜 气味 PET明 亮 的黄 色 氰 化 物味 或 烧木 材 味 聚 丙 烯 腈及 其 共 聚物熔 融 下滴 暗 蓝 色带 黄 边 腐 臭 的奶 油 气味 聚 乙 烯 醇缩 丁 醛熔 融 不滴 落 暗 蓝 色带 紫 色 醋 酸 味 聚 乙 烯 醇缩 乙 醛同 上 黄 白 色 略 带 甜味 聚 乙 烯 醇缩 甲 醛 比 较 容 易点 燃 ， 离火 后 继 续燃 烧 熔 融 下 滴 ，滴 落 物 继 续燃 烧 清 亮 的 黄 色带 蓝 底 熄 灭 的 蜡 烛味 聚 乙 烯同 上 清 亮 的 黄 色带 蓝 色 调 热 润 滑 油 味 聚 丙 烯 ， 乙 烯 丙 烯 共 聚 物不 熔 融 ， 不滴 落 黄 色 ， 明 亮有 烟 炱 刺 激 性 气 味 ，略 带 花 香 味 不 饱 和 聚 酯同 上 黄 色 有 黑 烟 类 似 苯 酚 味 环 氧 树 脂软 化 变 黑 黄 色 明 亮 带浓 烟 微 甜 的 金 盏花 香 味 聚 苯 乙 烯 及 与丁 二 烯 共 聚 物软 化 明 亮 带 浓 烟 微 甜 的 花 香味 聚 甲 基 苯 乙 烯 （三）氧指数 第三节：干馏一、试验方法干馏试验是检验材料在不与火焰直接接触的情况下加热时所发生的反应。在加热的情况下让聚合物发生分解，再利用化学方法检验分解产物中所含有的成分。 干馏时注意观察下列现象：（1）加热时试样是否变形？是否熔化？熔体能否自由流动？最终形态如何？（2）气体的颜色和气味（3）气体的酸碱性，试管内是否有凝聚物？是否有沉淀生成 二、鉴别表 第四节 密度密度测定只能作为聚合物鉴定的一种参考手段，因为各种添加剂和加工引起的缺陷都会影响聚合物的密度。但是由于密度测定比较容易，它因此成为缩小聚合物品种判别范围的一种重要方法。 一、密度测定方法（1）比重瓶法（2）等密度法 二、高分子材料的密度 第五节：聚合物的溶解性利用溶解性来鉴别聚合物是聚合物鉴别聚合物的传统方法。但是其利用价值是很有限的。因为聚合物的溶解性不仅与结构有关，而且与分子量和结晶度有关。 高分子材料的溶解性 第六节 折射率 一、测定方法 阿贝折射仪测定高分子材料的折射率是基于全内反射原理。在标准棱镜上放置待测固体，单色光在掠射情况下射入与固体接触的棱镜上面的镜面，经过折射后，光线穿出棱镜后产生一个偏向角。 假设待测固体的折射率为n,要求n要小于棱镜的折射率n。根据折射定律，当光线经过A点掠射入棱镜时，有： nnsin 为临界折射角。同样对于B点，nsin(90-)=sin 或者ncon=sin 为了在被测物体和棱镜之间有良好的接触，应在被测物体与棱镜之间，加一小滴接触液。接触液的折射率也应该比被测物的折射率大。但是又要比棱镜的折射率小。同时接触液必须对被测材料没有侵蚀和溶胀作用。 第七节 熔点或软化点法 熔 点 是 高 分 子 材 料 重 要 的 物 理 参 数 ，对 鉴 别 聚 合 物 有 着 非 常 重 要 的 意 义 。对 于 无 定 形 高 分 子 材 料 ， 可 测 定 其 软化 点 或 者 玻 璃 化 温 度 。 但 是 对 于 热 固性 材 料 ， 就 没 有 熔 点 或 软 化 点 ， 并 且对 于 大 部 分 的 高 分 子 材 料 ， 熔 点 或 者软 化 点 的 测 定 的 灵 敏 度 总 不 如 低 分 子化 合 物 。 熔点测定方法1、简易方法2、熔点显微镜法3、DSC法 第 八 节 显 色 试 验 一、李柏曼斯托希莫洛夫斯基显色试验 取几毫克的试样放在试管中，令其溶于2ml的热乙酐中，待冷却后加入3滴50%的硫酸。立刻观察颜色变化。10分钟后以及用水浴加热至约100（比沸点略低），再次观察颜色变化。试剂的浓度和温度必须稳定，否则，同一种聚合物会得到不同的颜色。这个显色反应并不是非常特征的，而且有时候是不可重现的。但是作为旁证是有用的。 对该试剂无显色反应的聚合物有：纤维素酯类，脲醛树脂，蜜胺树脂，聚烯烃，聚四氟乙烯，据三氟氯乙烯，聚丙烯酸酯类，聚甲基丙烯酸酯类，聚丙烯腈，聚苯乙烯，聚氯乙稀，氯化聚氯乙稀，聚偏氯乙烯，氯化聚乙烯，饱和聚酯，聚碳酸酯，聚甲醛，尼龙等。 二、对二甲胺基苯甲醛显色反应 在试管中裂解5毫克试样，冷却后滴加1毫升浓盐酸，再加10滴1%的对二甲胺基苯甲醛的甲醇溶液，放置片刻，再加入0.5毫升浓盐酸，最后用水稀释，观察整个过程的颜色变化。 三 、 吡 啶 显 色 试 验 鉴 别 含 氯 高 分 子 1、与冷吡啶的显色反应取少许无增塑剂的样品，加入1毫升吡啶，放置几分钟后加入2至3滴5%的氢氧化钠的甲醇溶液，立刻观察产生的颜色，过5分钟和1小时后分别记录颜色。 2、与沸腾的吡啶的显色反应 取少许无增塑剂的样品，加入约1毫升的吡啶煮沸，将溶液分成两分，第一部分重新煮沸，小心加入两滴5%的氢氧化钠的甲醇溶液。分别记录立刻观察到的颜色和5分钟后的颜色变化。第二部分在冷却后小心加入两滴5%的氢氧化钠的甲醇溶液，分别记录立刻观察和5分钟后的颜色变化。 四、一氯和二氯醋酸鉴别单烯类高分子取少量试样，加入5毫升二氯醋酸或熔化的一氯醋酸。加热至沸腾1至2分钟，观察颜色变化。 五、铬变酸显色试验鉴别含甲醛的高分子 当甲醛和铬变酸（1，8二羟萘3，6二磺酸）的浓硫酸溶液一起加热时，即呈现紫色。取少量试样置于试管中，加入2ml浓硫酸和少量的铬变酸，在6070下加热10分钟，静置1小时后观察颜色。如果出现深紫色，即表示有甲醛。该反应的灵敏度很高，可以检测到0.03g。 六、吉布斯靛酚显色试验鉴别含酚高分子 在试管中将少许试样加热1分钟，试管口用滤纸盖住。滤纸预先用2，6二氯苯醌4氯亚胺的饱和乙醚溶液浸润，再风干。式样分解后，取下滤纸，滴加1至2滴稀氨水，若出现蓝色表明有酚类存在。 第九节： 综合鉴别方法