高分子材料分析与测试
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小时内所透过的蒸汽量（用
θ表示）
v
2.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）
a
4、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）
t
5、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）
f
6、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）
e
7、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）
t
10、弯曲弹性模量
比例极限内应力与应变比值（用E f表示）
11、压缩模量
指在应力—应变曲线的线性范围内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 e表示）
12、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范围内，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。大致包括热稳定性、热物理性、流动性、耐寒性。
20、塑料硬度
塑料材料抵抗其他硬物体压力的能力。
21、疲劳
材料在交变的周期性应力或频繁的重复应力作用下，导致材料的力学性能减弱或破坏的过程称为疲劳。
22、塑料熔体流动速率
塑料熔体在规定的温度和压力下，在参照时间内（600s）从标准口模被压出的质量称为熔体流动速率，单位为g/10min。
23、塑料脆化温度
塑料低温力学行为的一种量度，以具有一定能量的冲锤冲击试样时，当试样开裂几率达到50%时的温度。
24、自然大气老化
高分子材料长期暴露在室外条件下产生的各种变化，又称大气老化。
25、常压热老化
是指塑料在常压和规定温度的热空气作用下见过一定时间后测定热稳定性推算储存期和使用寿命。
二、填空题
1.高分子材料的基本物理性能测试包括（物理性能）、（力学性能）、（热性能）、（电性能）、（老化性能）、（其他性能）等六方面的测定。
2、塑料水分含量的测定方法有（干燥恒重）、（气化测压法）、（卡尔·液体试剂滴定法）。
3、测定液体及蒸汽对聚合物的透过性有（“杯”法）、（“盘”法）、（静压水法）等方法。
4、橡胶硫化性能试验中、橡胶的硫化历程分析，可分为四个阶段（硫化诱导期）、（热硫化时期）、（硫化平坦期）（过硫化期）。测量聚合物透气性的方法有（真空法）、（恒压法）、（恒容法）、和近年来发展起来的（MC3型气体透过率测试仪）等。
5、温度对硫化橡胶的物理性能有较大影响，一般来说，橡胶的拉伸强度和拉伸应力是随温度的升高而（下降），断裂伸长率有所（增加），对于结晶速度不同的胶种更明显。
6、橡胶材料拉伸性能测试中，一般情况拉伸速度越快，拉伸强度越（大），伸长率越（小）。
7、高分子材料的冲击性能测试是在冲击负荷下测定材料的冲击强度，一般的冲击性能试验可以分为（摆锤式冲击性能试验）、（落球式冲击试验）、（高速拉伸冲击试验）。三种试验方法按照试验温度又可以分为（常温冲击）、（低温冲击）、（高温冲击）。
8、橡胶材料的冲击性能测试按照材料的受力状态可分为（弯曲冲击）、（拉伸冲击）、（扭转冲击）、（剪切冲击）。按照采用的能量和冲击次数可以分为（大能量的一次冲击）和（小能量的一次冲击）。
9、高分子材料蠕变和应力松弛试验中，温度越高，蠕变和应力松弛速率（越大），蠕变值和应力松弛值（越大）。这种情况下不适合硫化橡胶类高聚物，在恒定形变下，高分子材料的应力松弛有（物理松弛）和（化学松弛）两种。
10、塑料硬度试验中的硬度值可以用来估计热塑性塑料的固化程度，（完全固化的塑料）比（不完全固化的塑料）硬度高。
11、影响橡胶制品疲劳性能的因素有（原材料）、（配方）（力学特性）（周围环境因素）。在动态应力作用下塑料会产生疲劳，塑料疲劳的根本原因（由于塑料具有粘弹性），在交变应力作用下，
（分子链变形）总滞后于应力，产生内摩擦生成大量的热，引起材料缺陷易疲劳。
12、高分子材料的基本热性能测试包括（热稳定性）、（热物理性）、（流动性）、（耐寒性）等四方面的测定。
13、橡塑材料线性收缩率的测定有两项（收缩率）和（后收缩率）。
14、测量材料的线性膨胀系数可用（连续升温法）；测量平均线性膨胀系数可用（连续升温法）和（两端点温度法）两种方法。
15、评价橡胶材料在恒定湿热条件的暴露试验的指标（质量变化）、（尺寸变化）、（目测外观变化）、（物理性能变化）等四方面的测定。
16、塑料燃烧性能的试验方法中，最具有代表性、应用最广泛的方法为（水平燃烧法）和（垂直燃烧法），这两种方法都属于（塑料表面火焰传播实验方法）。
17、高聚物点性能指标主要有（介电强度）、（介电常数）、（损耗因子）、（体积电阻率）、（表面电阻率）、（耐电弧性）等六方面。
18、防止高聚物老化的办法是在高聚物合成或成型加工过程中加入（抗氧剂）和（防老剂）来防止高聚物的氧化降解和光降解。
三、解释说明题
1、聚合物溶液的粘度能提供粘性液体的性质、组成和结构方面的许多信息，另一方面溶液的粘度和聚合物的分子量有关，试说明应用黏度法测定聚苯乙烯（PS）分子量的原理。
（写公式，注明公式中符合的意义）
答：利用黏度法测定PS分子量
聚合物分子量与其溶液黏度的关系由Mark—Houwink方程推出[η]=KMα
式中[η]是聚合物溶液（聚苯乙烯溶液）的特性黏度；K、α是与聚合物种类、温度、溶剂以及分子量范围有关的常数。当K、α已知后，从聚合物溶液的特性黏度[η]就可以计算聚合物的分子量。
2、橡胶硫化性能测试试验中，硫化历程分为四个阶段，画出硫化的典型硫化阶段，并简要说明较为理想的硫化曲线具备的条件。
答：典型硫化曲线如课本第109页图5-11
0-5min是诱导硫化期 5-10min是热硫化期
10-15min是平坦硫化期 15-20min是过硫化期
较为理想的橡胶硫化曲线应满足：
①硫化诱导期足够长
②硫化速度要快
③硫化平坦期要长
3、塑料和橡胶的拉伸性能是力学性能中最重要、最基本的的性能之一。画出用一定速度拉伸，由应力-应变值对应的绘出的曲线。说明曲线上对应是哪三种材料两个区域中应力
与应变的关系如何
答：拉伸应力—应变曲线是课本第112页图6-1
A—脆性材B—具有屈服点的韧性材料 C—无屈服点的韧性材料应力—应变一般分为弹性变形区和塑性变形区两个部分。在弹性变形区域，材料发生可完全恢复的弹性变形，应力—应变成正比例关系。曲线中直线部分的斜率是拉伸弹性模量值，它代表材料的刚性，弹性模量越大刚性越好。在塑性变形区，应力—应变不成正比例关系，最后出现断裂。
4．塑料和橡胶的力学性能是最重要、最基本的的性能之一，简述力学性能测试包括哪些项目的测试
答：力学性能测试包括拉伸性能、弯曲性能、压缩性能、冲击性能、剪切试验、蠕变及应力松弛试验、硬度试验、疲劳试验、摩擦及磨耗性能九个项目的测试。
5．简述橡塑材料洛氏硬度的试验原理。
答：橡塑材料洛氏硬度的试验原理：洛氏硬度是用规定的压头对试样先施加初试验力，接着再施加主试验力，然后卸除主试验力，保留初试验力，用前后两次初试验力作用下压头压入试样的深度差计算出的硬度值。其作用原理如课本第140页图6-28所示。采用金刚石圆锥或钢球作为压头，分两次对试样加荷，首先施加
，接着在施加主试验力，初试验力，压头压入试样的压痕深度为h
1
压头在总试验力作用下的压痕深度为h
；然后压头在总试验力
2
下保持一定时间后卸除主试验力，只保留初试验力，压痕因试样
，从而求出其硬度值。的弹性回复而最终形成的压痕深度为h
3
6．高分子材料的蠕变及应力松弛性能试验中，材料的形变随时间增加而逐渐增大的现象是蠕变现象，试画出线型高聚物在恒定应力下和除去应力后的形变时间曲线。并说明曲线上四个阶段的特点。
答：线型高聚物在恒定应力下和除去应力后的形变时间曲线是课本第133页图6-21
AB阶段：普弹形变，这是分子链内键长与键角的改变所引起的形变，这种形变是瞬时发生的，形变量很小，弹性模量很大，是可逆形变
BC阶段：高弹形变，是由于分子量构象的改变引起的形变，这种形变需要一个松弛时间，形变量很大，弹性模量很小，是可逆形变
CD阶段：黏性形变，是由于分子链之间产生了相对滑动引起的形变，这种形变会随时间无限发展，是不可逆形变
DE阶段：永久形变，是由于黏性流动的不可逆形变造成的
7．在高分子材料的力学性能试验中，发现材料会产生应力松弛和蠕变现象，论述在高分子材料在蠕变及应力松弛性能试验中的影响因素。
答：高分子材料在蠕变及应力松弛性能试验中的影响因素：
①温度温度越高，蠕变和应力松弛速率越大，蠕变值和
应力松弛值也越大。但对硫化橡胶这类交联高聚物，温
度升高一定值时其蠕变和应力松弛速率显著降低，蠕变
值和应力松弛值也变化很小。
②压力增大压力可以使材料的自由体积减少
③聚合物分子量黏性与高聚物的熔融黏度密切相关，而
熔融黏度又与分子量有关。当分子量较小时，熔融黏度
与分子量成正比；分子量足够大时，熔融黏度与分子量
的~次幂成正比。
④交联状态不同的交联网，其蠕变和应力松弛不相同，
随着交联度的提高，蠕变速率明显下降。
⑤共聚和增塑作用改变了高聚物的玻璃化温度，是蠕变
和应力松弛曲线在温度轴方向产生平移。
⑥结晶化结晶度不高也能大大减少蠕变或应力松弛。
⑦聚合物分子结构
8．叙述毛细管法测定高聚物的熔点的原理和主要影响因素。答：
（1）原理：
在控制升温速率的情况下对毛线管中的试样加热，观察其形状变化，将试样刚刚变透明或凝聚时的温度，作为该聚合物的熔点。
（2）主要影响因素：
①升温速率随着升温速率的增加，试样的熔点逐渐变
低。在—3℃/min范围内，测得的熔点值相差很小，
所以把升温速率规定为（ ）℃/min。
②控温起点高低按ISO3416—1985规定，当试验温度
到达比预期的熔点大约20℃时，即把升温速率调整
到2—℃/min。
③装样高度装样高度相差较大时，对试验结果有一定
影响。
常用高分子材料性能检测国家标准
1 GB/T 1033-1986 塑料密度和相对密度试验方法 2 GB/T 1034-1998 塑料吸水性试验方法 3 GB/T 1036-1989 塑料线膨胀系数测定方法 4 GB/T 1037-1988 塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法杯式法 5 GB/T 1038-2000 塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法压差法 6 GB/T 1039-1992 塑料力学性能试验方法总则 7 GB/T 1040-1992 塑料拉伸性能试验方法 8 GB/T 1041-1992 塑料压缩性能试验方法 9 GB/T 1043-1993 硬质塑料简支梁冲击试验方法 11 GB/T 1408.1-1999 固体绝缘材料电气强度试验方法工频下的试验 13 GB/T 1409-1988 固体绝缘材料在工频、音频、高频（包括米波长在内）下相对介电常数和介质损耗因数的试验方法 14 GB/T 1410-1989 固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法 15 GB/T 1411-2002 干固体绝缘材料耐高电压、小电流电弧放电的试验 16 GB/T 1446-2005 纤维增强塑料性能试验方法总则 17 GB/T 1447-2005 纤维增强塑料拉伸性能试验方法 18 GB/T 1448-2005 纤维增强塑料压缩性能试验方法 19 GB/T 1449-2005 纤维增强塑料弯曲性能试验方法 20 GB/T 1450.1-2005 纤维增强塑料层间剪切强度试验方法 21 GB/T 1450.2-2005 纤维增强塑料冲压式剪切强度试验方法 22 GB/T 1451-2005 纤维增强塑料简支梁式冲击韧性试验方法 23 GB/T 1458-1988 纤维缠绕增强塑料环形试样拉伸试验方法 24 GB/T 1461-1988 纤维缠绕增强塑料环形试样剪切试验方法 25 GB/T 1462-2005 纤维增强塑料吸水性试验方法 26 GB/T 1463-2005 纤维增强塑料密度和相对密度试验方法 27 GB/T 1633-2000 热塑性塑料维卡软化温度（VST）的测定 28 GB/T 1634.1-2004 塑料负荷变形温度的测定第1部分：通用试验方法 29 GB/T 1634.2-2004 塑料负荷变形温度的测定第2部分：塑料、硬橡胶和长纤维增强复合材料
高分子材料典型力学性能测试实验
《高分子材料典型力学性能测试实验》实验报告 学号姓名专业班级 实验地点指导教师实验时间 在这一实验中将选取两种典型的高分子材料力学测试实验，即拉伸实验及冲 击试验作为介绍。 实验一：高分子材料拉伸实验 一、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，了解测 试条件对测定结果的影响。 （2）通过应力—应变曲线，判断不同高分子材料的性能特征。 二、实验原理 在规定的实验温度、湿度和实验速率下，在标准试样（通常为哑铃形）的 两端沿轴向施加载荷直至拉断为止。拉伸强度定义为断裂前试样承受最大载荷与试样的宽度和厚度的乘积的比值。实验不仅可以测得拉伸强度，同时可得到断裂伸长率和拉伸模量。 玻璃态聚合物在拉伸时典型的应力-应变曲线如下：
是在较低温度下出现的不均匀拉伸，所以又称为冷拉。 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）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，以百分数表示）。所涉及的相关计算公式： （1）拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服应力σt σt 按式（1）计算： （1） 式中σt—抗拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力或偏置屈服应力，MPa； p—最大负荷或断裂负荷或屈服负荷或偏置屈服负荷，N； b—实验宽度，mm；d—试样厚度，mm。 （2）断裂伸长率εt εt 按式（2）计算： 式中εt——断裂伸长率，％；
高分子材料的测试标准共5页文档
高分子材料的测试标准 Testing Items Test Requirement 力学测试~ 邵氏A型硬度Shore Type A Hardness ASTM D2240-05 ISO 7619-97 GB/T 2411-1980(1989) 邵氏D型硬度Shore Type D Hardness ASTM D2240-05 ISO 7619-97 GB/T 2411-1980(1989) 洛氏硬度Rockwell Hardness ASTM D785-03 ISO 2039-2:1987 GB/T 9342-88 拉伸强度(模塑料,原料)Tensile Strength (Mould Plastic& Materials) ASTM D638-03 ISO 527-2:1993 GB/T 1040-92 ASTM D412-1998a(2019)e1 (橡胶) ISO 37-2019(橡胶) GB/T 528-2019(橡胶) 拉伸强度(膜材与片材)Tensile Strength(Plastic Sheet & Film) ASTM D882-02 (单方向) ISO 527-3:1995 (单方向) GB/T 13022-1991 (单方向) ASTM D882-02 (MD/CD) ISO 527-3:1995 (MD/CD) GB/T 13022-1991 (MD/CD) 拉伸强度(编织袋)Tensile Strength(Braided tapes ) ISO 10371-1993(单方向) GB/T 8946-2019(单方向) GB/T 10454-2000(单方向) ISO 10371-1993(MD/CD) GB/T 8946-2019(MD/CD) GB/T 10454-2000(MD/CD) 断裂伸长率(模塑料、原料)Elongation at break(Mould Plastic& Materials) ASTM D638-03 ISO 527-2:1993 GB/T 1040-92 ASTM D412-1998a(2019)e1 (橡胶) ISO 37-2019(橡胶) GB/T 528-2019(橡胶)
高分子材料物理化学实验复习资料
一、热塑性高聚物熔融指数的测定 熔融指数 (Melt Index 缩写为MI) 是在规定的温度、压力下，10min 高聚物熔体通过规定尺寸毛细管的重量值，其单位为g 。 min)10/(600 g t W MI ?= 影响高聚物熔体流动性的因素有因和外因两个方面。因主要指分子链的结构、分子量及其分布等；外因则主要指温度、压力、毛细管的径与长度等因素。 为了使MI 值能相对地反映高聚物的分子量及分子结构等物理性质，必须将外界条件相对固定。在本实验中，按照标准试验条件，对于不同的高聚物须选取不同的测试温度与压力。因为各种高聚物的粘度对温度与剪切力的依赖关系不同，MI 值只能在同种高聚物间相对比较。一般说来，熔融指数小，即在10min 从毛细管中压出的熔体克数少，样品的分子量大，如果平均分子量相同，粘度小，则表示物料流动性好，分子量分布较宽。 1、 测烯烃类。 2、聚酯（比如涤纶）不能测。 3、只能区别同种物质。 聚丙烯的熔点为165℃，聚酯的熔点为265℃。熔融加工温度在熔点上30~50 考：简述实验步骤： ① 选择适当的温度、压强和合适的毛细管。（聚丙烯230℃） ② 装上毛细管，预热2~3min 。 ③ 加原料，“少加压实”。平衡5min ，使其充分熔融。 ④ 加砝码，剪掉一段料头。1min 后，剪下一段。 ⑤ 称量 ⑥ 重复10次，取平均值。 ⑦ 关闭，清洁仪器。 思考题： 1、影响熔融指数的外部因素是什么？（4个） 2、 熔融指数单位：g/10min 3、测定热塑性高聚物熔融指数有何意义？ 参考答案：热塑性高聚物制品大多在熔融状态加工成形，其熔体流动性对加工过程及成品性能有较大影响，为此必须了解热塑性高聚物熔体的流变性能，以确定最佳工艺条件。熔融指数是用来表征熔体在低剪切速率下流变性能的一种相对指标。 4、聚合物的熔融指数与其分子量有什么关系？为什么熔融指数值不能在结构不同的聚合物之间进行比较？ 答：见前文。 二、声速法测定纤维的取向度和模量 测定取向度的方法有X 射线衍射法、双折射法、二色性法和声速法等。其中，声速法是通过对声波在纤维中传播速度的测定，来计算纤维的取向度。其原理是基于在纤维材料中因大分子链的取向而导致声波传播的各向异性。 几个重要公式： ①传播速度C=)/(10 )(106 3 s km t T L L ??-?- 单位：C-km/s ；L-m ；T L -μs ；△t-μs ②模量关系式 2 C E ρ= ③声速取向因子 22 1C C f u a -= ④?t(ms)=2t 20－t 40（解释原因） Cu 值（km/s ）：PET= 1.35，PP=1.45，PAN=2.1，CEL=2.0 （可能出选择题） 测定纤维的C u 值一般有两种方法：一种是将聚合物制成基本无取向的薄膜，然后测定其声速值；另一种是反推法，即先通过拉伸试验，绘出某种纤维在不同拉伸倍率下的声速曲线，然后将曲线反推到拉伸倍率为
高分子材料成型加工及性能测试综合实验指导书
高分子材料成型加工及性能测试 一、实验目的 应用《高分子物理》、《高分子材料工艺学》、《高分子材料成型与加工》所学的理论知识，进行高分子材料压制成型和注射成型实验，制得的高分子材料试样进行性能测试与分析。通过本实验，掌握常用塑料的压制成型和注射成型工艺流程，了解影响塑料制品性能的因素，初步锻炼学生对高分子材料成型加工方法的实践能力以及对实验数据的综合分析能力。 二、实验内容 1、塑料压制成型： （1）熟练操作开炼机、高速混合机、平板硫化仪成型设备，操作步骤见附录1； （2）制备出塑料试样。 2、塑料注射成型： （1）了解实验设备的基本结构，工作原理和操作要点，操作步骤见附录2； （2）了解注射成型设备对制品性质的影响； （3）掌握如何根据聚合物的性质，确定注射成型机料筒温度和模具温度； （4）制备出塑料试样。 3、塑料制品拉伸性能测试： （1）掌握电子拉力机测定塑料拉伸试样的基本操作，操作步骤见附录3； （2）依据应力-应变曲线，计算出各种力学参数（拉伸强度、断裂伸长率、断裂强度）。 4、塑料制品硬度测试：利用邵氏A型硬度计测定试样的硬度，操作步骤见附录4； 5、塑料制品导电性测试：利用高阻仪测定试样的表面电阻。测试时，将充分放电后的试样，接入仪器测量端，调整仪器，加上实验电压一分钟，读取电阻的指示值。 三、实验原理 大多数高分子材料（尤其是热塑性塑料）可以通过压制和注射成型。 压制是板材成型的重要方法，其工艺过程包括下列工序：（1）混合：按照一定配方称量各组分，按照一定的加料顺序，将各组分加入到高速分散机中进行几何分散；（2）双辊塑炼拉片：用双辊开炼机使混合物料熔融混合塑化，得到片材；（3）压制：把片材放入恒温压制模具中预热、加温、加压，使片材熔融塑化，然后冷却定型成板材。正确选择和调节压制温度、压力、时间以及制品的冷却程度是控制板材性能的工艺措施。通常在不影响制品性能的前提下，适当提高压制温度，降低成型压力，缩短成型周期对提高生产效率是行之有效的；但过高的温度、过长的加热时间会加剧树脂降解和熔料外溢，致使制品的各方面性能变劣。 注射成型亦称注射模塑或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。注射成型是将塑料（一般为粒料）在注射成型机的料筒内加热溶化，当呈流动状态时，熔融塑料在柱塞或螺杆的加压下被压缩并向前移动，进而通过塑料筒前端的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合
固体核磁共振在高分子材料分析中的研究12
固体核磁共振————在高分子材料分析中的研究 学院：纺织与材料学院 班级：高分子材料与工程09（1班） 姓名：钟慧 学号：40901020122
固体核磁共振在高分子材料分析中的研究摘要:简述固体核磁共振(NMR) 技术的特点及其在高分子材料分析中的研究进展,着重介绍其在结构表征与反应进程监视、材料机械性能测定、动力学过程及多组分高分子材料研究中的主要方法。 关键词:固体核磁共振;高分子材料;交叉极化;魔角旋转 1概述 自1945 年底美籍科学家Bloch 和Purcell 首次观测到宏观物质核磁共振(NMR) 信号以来，已过了60多年。在这60 年内,由于其在结构分析方面的特殊优势,NMR 理论和谱仪技术得到了迅速的发展和推广。到目前为止,NMR 技术已经在物理、化学、材料、生物和医学等多个学科得到了广泛的应用。NMR 波谱学研究的对象是原子核自旋。自旋核之间的偶极-偶极相互作用和标量耦合相互作用能够分别提供原子核间距或化学键二面角等分子几何信息,从而使从分子和原子水平上研究宏观物质成为可能。傅立叶变换核磁共振及二维核磁共振技术的出现,为固体核磁共振和核磁共振成像奠定了基础,是核磁发展史上的一大突破。而核磁共振成像的出现则使NMR 谱学扩展到医学领域。 除常用的测定有机化合物的结构、构型外,NMR 方法还可从原子、分子水平上揭示材料微观结构和功能间的关系。如催化剂表面活性中心及其与反应分子的相互作用机制;新材料制备过程中,各种元素的原子相互结合的机理;高分子材料中化学结构、晶态与非晶态、链运动、链构象等结构信息;纳米晶体或原子簇的聚集状态及导致其特殊的物理性质和产生量子化效应的原因;生物大分子的二级、三级结构等等。 在物理、化学、材料和矿物等方面的研究中,常常遇到无法溶解的固体样品。或者,需要了解样品在固体状态下的结构信息,如高分子链构象、晶体形状、形态特征等。这时就可以利用固体NMR 方法直接进行测试。 2 固体NMR 的特点 固体高分辨核磁共振(Solid-state High Resolution Nuclear Magnetic Resonance) 技术是一种重要的结构分析手段。它研究的是各种核周围的不同局域环境,即中短程相互作用,非常适用于研究固体材料的微观结构,能够提供非常丰富细致的结构信息,既可对结晶度较高的固体物质的结构分析,也可用于结晶度较低的固体物质及非晶质的结构分析。与X射线衍射、中子衍射、电子衍射等研究固体长程整体结构的方法互为补充。特别是研究非晶体时,由于其不存在长程有序,NMR 方法就更为重要,现在固体NMR 已广泛用于研究无机材料(如分
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一. 傅里叶红外光谱仪 1. 什么是红外光谱图 当一束连续变化的各种波长的红外光照射样品时，其中一部分被吸收，吸收的这部分光能就转变为分子的振动能量和转动能量；另一部分光透过，若将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到一谱带。若以波长或波数为横坐标，以百分吸收率或透光度为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图，也有称红外振-转光谱图 2. 红外光谱仪基本工作原理 用一定频率的红外线聚焦照射被分析的试样，如果分子中某个基团的振动频率与照射红外线相同就会产生共振，这个基团就吸收一定频率的红外线，把分子吸收的红外线的情况用仪器记录下来，便能得到全面反映试样成份特征的光谱，从而推测化合物的类型和结构。 3. 红外光谱产生的条件 (1) 辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2) 辐射与物质间有相互偶合作用。 4. 红外光谱图的三要素 峰位、峰强和峰形 5. 红外光谱样品的制备方法 1) 固体样品的制备 a. 压片法 b. 糊状法: c. 溶液法 2) 液体样品的制备 a. 液膜法 b. 液体吸收池法 3) 气态样品的制备: 气态样品一般都灌注于气体池内进行测试 4) 特殊样品的制备—薄膜法 a. 熔融法 b. 热压成膜法
c. 溶液制膜法 6. 红外对供试样品的要求 ①试样纯度应大于98％，或者符合商业规格，这样才便于与纯化合物的标准光谱或商业光谱进行对照，多组份试样应预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱互相重叠，难予解析。 ②试样不应含水（结晶水或游离水） 水有红外吸收，与羟基峰干扰，而且会侵蚀吸收池的盐窗。所用试样应当经过干燥处理。 ③试样浓度和厚度要适当 使最强吸收透光度在5～20%之间 7. 红外光谱特点 1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低； 2）应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；3）分子结构更为精细的表征：通过红外光谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团、分子结构； 4）分析速度快； 5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品； 6）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能； 7）可以进行定量分析； 二. 紫外光谱 1. 什么是紫外-可见分光光度法？产生的原因及其特点？ 紫外-可见分光光度法也称为紫外-可见吸收光谱法，属于分子吸收光谱，是利用某些物质对200-800 nm光谱区辐射的吸收进行分析测定的一种方法。紫外-可见吸收光谱主要产生于分子价电子（最外层电子）在电子能级间的跃迁。该方法具有灵敏度高，准确度好，使用的仪器设备简便，价格廉价，且易于操作等优点，故广泛应用于无机和有机物质的定性和定量测定。 2. 什么是吸收曲线？及其吸收曲线的特点？ 测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，可得到一条曲线，称为吸收光谱曲线或光吸收曲线，它反映了物质
高分子材料分析与测试
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山2聚合物材料在24小时内所透过的蒸 汽量（用 v 表示） 2. 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 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 4、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 应 力，用 t 表示） 5、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 f 表示） 积中的质量（用 a 表示） 和相对湿度时的重量，故又称体积密度或视密度（用 a 表示） 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
6、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 7、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 14、压缩应变 是试样破裂的瞬间所承受的压缩应力（用 e 表示） 指试样的高度与试样横截面积的最小回转半径之比（用 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 t 表示） 10、弯曲弹性模量 比例极限内应力与应变比值（用 E f 表示） 11、压缩模量 指在应力—应变曲线的线性范围内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 e 表示） 12、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） 指试样的压缩变形除以试样的原始高度（用 表示）
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聚合物结构与性能 1.非晶体聚合物的力学三态，说明各自分子运动特点，并用曲线表示出来。 力学三态:玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态 玻璃态：温度低，链段的运动处于冻结，只有侧基、链节、链长、键角等局部运动，形变小； 高弹态：链段运动充分发展，形变大，可恢复； 粘流态：链段运动剧烈，导致分子链发生相对位移，形变不可逆。 2.晶态聚合物的力学状态及其转变 在轻度结晶的聚合物中，少量的晶区起类似交联点的作用，当温度升高时，其中非晶区由玻璃态转变为高弹态，可以观察到 Tg 的存在，但晶区的链段由于受晶格能的限制难以运动，使其形变受到限制，整个材料表现为由于非晶区的高弹态而具有一定的韧性，由于晶区的存在具有一定的硬度。 若晶区的Tm>T f (非晶区)，则当晶区熔融后，非晶区已进入粘流态，不 呈现高弹态； 若Tm
高分子材料测试方法
定义下列概念 标准：对重复性事物和概念所做的统一规定即为标准 标准化：为在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动，称为标准化。它包括制定、发布及实施标准的过程。 拉伸应力：试样在计量标距范围内，单位初始横截面上承受的拉伸负荷。 剪切应力：试验过程中任一时刻施加于试样的剪切负荷除以受剪面积的值。 压缩应力：压缩试验中，试样单位原始横截面上承受的压缩负荷，MPa。 弯曲应力：试样跨度中心外表面的正应力，MPa。 冲击强度试验速度： 蠕变：指材料在恒负载（外界给予的外力不变）的条件下，变形随时间增加的现象。 应力松弛：试样在恒定形变下，物体的应力随时间而逐渐衰减的现象。 裤形撕裂强度：用平行于割口平面的外力作用于规定的裤形试样上，将试样撕断所需的力除以试样厚度，并按GB/T12833计算得到的中位数。 无割口直角撕裂强度：用与试样长度方向一致的外力作用于规定的直角试样，将试样撕断所需的最大力除以试样厚度。 割口直角或新月形撕裂强度：垂直于割口平面的外力作用于规定的直角或新月形试样，拉伸试样撕断割口所需的最大力除以试样的厚度。 硬度：指材料抵抗其它较硬物体压入其表面的能力 熔点：熔点就是物质受热后，由固态变为液态的温度，高聚物通常没有明显的熔点。 线膨胀系数：指温度每变化１℃，试样长度变化值与其原始长度值之比。表示物质在某一温度区间的线膨胀特性的，称平均线膨胀系数。 热导率：是表明物体热传导能力的重要参数，即单位面积、单位厚度试样的温差为1 ℃时，单位时间内所通过的热量，单位是W/(m·K)。 冲击脆化温度：是常温下为软质的塑料在试验条件下，以冲击的方法使试样在低温下受到冲击弯曲，求出试样破坏概率为５０％时的温度。 玻璃化温度：非结晶高聚物由玻璃态转变为高弹态的转变温度称为玻璃转变化温度，简称玻璃化温度Tg。 失强温度：标准试样在恒定重力作用下，发生断裂的温度。 列出5个标准组织，并给出其标准的代号 ＩＳＯ：国际标准， ＡＮＳＩ：美国标准， ＡＳＴＭ：美国材料试验协会标准， ＢＳ：英国标准， ＣＳＡ：加拿大标准， ＤＩＮ：德国标准， ＪＩＳ：日本工业标准， ＧＢ：中国标准， ＮＦ：法国标准， ＥＣ：国际电工委员会标准， ＵＬ：美国保险商试验室标准 弯曲试验有哪两种常见的试验方法，他们的区别在哪里？ 弯曲试验有两种加载方法，一种为三点式加载方法，另一种为四点式加载方法。三点式加载方法在试验时将规定形状和尺寸的试样置于两支座上，并在两支座的中点施加一集中负荷，
高分子材料分析与测试(期末复习及答案)
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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小时内所透过的蒸汽量（用 θ表示） v 2.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） a 4、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） t 5、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） f
6、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） e 7、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） t 10、弯曲弹性模量 比例极限内应力与应变比值（用E f表示） 11、压缩模量 指在应力—应变曲线的线性范围内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 e表示）12、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
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一.傅里叶红外光谱仪 1.什么是红外光谱图 当一束连续变化的各种波长的红外光照射样品时，其中一部分被吸收，吸收的这部分光能就转变为分子的振动能量和转动能量；另一部分光透过，若将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到一谱带。若以波长或波数为横坐标，以百分吸收率或透光度为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图，也有称红外振-转光谱图 2.红外光谱仪基本工作原理 用一定频率的红外线聚焦照射被分析的试样，如果分子中某个基团的振动频率与照射红外线相同就会产生共振，这个基团就吸收一定频率的红外线，把分子 吸收的红外线的情况用仪器记录下来，便能得到全面反映试样成份特征的光谱，从而推测化合物的类型和结构。 3.红外光谱产生的条件 (1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2)辐射与物质间有相互偶合作用。 4.红外光谱图的三要素 峰位、峰强和峰形 5.红外光谱样品的制备方法 1)固体样品的制备 a.压片法 b.糊状法： c.溶液法 2)液体样品的制备 a.液膜法 b.液体吸收池法 3)气态样品的制备：气态样品一般都灌注于气体池内进行测试 4)特殊样品的制备一薄膜法 a.熔融法 b.热压成膜法 c.溶液制膜法
6.红外对供试样品的要求 ①试样纯度应大于98%，或者符合商业规格，这样才便于与纯化合物的标准光谱或商业光谱进行对照，多组份试样应预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱互相重叠，难予解析。 ②试样不应含水（结晶水或游离水） 水有红外吸收，与羟基峰干扰，而且会侵蚀吸收池的盐窗。所用试样应当经过干燥处理。 ③试样浓度和厚度要适当 使最强吸收透光度在5?20%之间 7.红外光谱特点 1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低； 2）应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收； 3）分子结构更为精细的表征：通过红外光谱的波数位置、波峰数目及强度确定 分子基团、分子结构； 4）分析速度快； 5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品； 6）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能； 7）可以进行定量分析； 二.紫外光谱 1?什么是紫外-可见分光光度法？产生的原因及其特点？ 紫外-可见分光光度法也称为紫外-可见吸收光谱法，属于分子吸收光谱，是 利用某些物质对200-800 nm光谱区辐射的吸收进行分析测定的一种方法。紫外- 可见吸收光谱主要产生于分子价电子（最外层电子）在电子能级间的跃迁。该方法具有灵敏度高，准确度好，使用的仪器设备简便，价格廉价，且易于操作等优点，故广泛应用于无机和有机物质的定性和定量测定。 2?什么是吸收曲线？及其吸收曲线的特点？ 测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，可得到一条曲线，称为吸收光谱曲线或光吸收曲线，它反映了物质对不同波长光的吸收情况。 ①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大
高分子材料分析测试与表征实验大纲
《高分子材料分析测试与表征》实验教学大纲 课程名称：高分子材料分析测试与表征课程编号：050332024 课程类别：专业基础课课程性质：选修 适用专业：高分子材料与工程 课程总学时：32 实验（上机）计划学时：8 开课单位：材料科学与工程学院 一、大纲编写依据 1.高分子材料与工程专业2017版教学计划； 2. 高分子材料与工程专业《近代材料研究方法》理论教学大纲对实验环节的要求； 3. 近年来《近代材料研究方法》实验教学经验。 二、实验课程地位及相关课程的联系 1.《近代材料研究方法》是高分子材料与工程专业基础课程； 2.本实验项目是《近代材料研究方法》课程知识的运用； 3.本实验项目是理解和运用材料分析检测手段以及对检测结果进行分析标定的基础； 4.本实验以《材料科学基础》、《物理化学》、《大学物理》、《高分子物理》和《高分子 化学》为先修课。 5.本实验对毕业论文等工作具有指导意义。 三、实验目的、性质和任务 1.熟悉X射线衍射仪、紫外可见光分光光度计和热重分析仪 2.能够对X射线衍射图谱进行标定，能够利用粉末衍射卡片对单相物质进行物相鉴 定 3.了解扫描电镜、能谱仪和红外光谱仪的结构 4.通过实际分析，明确扫描电镜、红外光谱仪、紫外可见光分光光度计和热重分析 仪的用途 5.理解X射线衍射、光谱分析和热分析的基本理论，训练运用上述分析手段的基本 技能，掌握科学的实验方法； 6.培养学生观察问题、分析问题和独立解决问题的能力 7.通过设计性实验训练，使学生初步掌握如何根据需要选择合适的检测手段； 8.培养正确记录实验数据和现象，正确处理实验数据和分析实验结果的能力以及正 确书写实验报告的能力。 四、实验基本要求 1.实验项目的选定依据教学计划对学生工程实践能力培养的要求； 2.巩固和加深学生对X射线衍射、扫描电镜、紫外可见光分光光度计和热重分析仪等 基础知识的理解，提高学生综合运用所学知识的能力； 3.实验项目要求学生综合掌握本课程基本知识，并运用相关知识自行设计实验方案；
聚合物材料表征测试题库分析
高分子研究方法题库 1 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。 2、SEM 和TEM的三要素是分辨率、放大倍数、衬度。 2、在有机化合物中，解析谱图的三要素为谱峰的位置、形状和强度。 2 苯、乙烯、乙炔、甲醛，其1H化学位移值最大的是甲醛，最小的是乙炔，13C的化学位移值最大的是甲醛最小的是乙炔。 4、紫外光谱主要决定于分子中发色和助色基团的特性，而不是整个分子的特性。 3 差示扫描量热仪分功率补偿型和热流型两种。第107页 4 产生核磁共振的首要条件是核自旋时要有磁距产生。 5 当原子核处于外磁场中时，核外电子运动要产生感应磁场，核外电子对原子核的这种作用就是屏蔽作用. 6 分子振动可分为伸缩振动，弯曲振动 7 傅里叶红外光声光谱英文简称为FTIR-PAS.P28 8 干涉仪由光源，定镜，分束器，检测器等几个主要部分组成。P19 9 高聚物的力学性能主要是测定材料的强度和模量以及变形. 10 共混物的制样方法有流延薄膜法热压薄膜法溴化钾压片法P11 11 光声探测器和红外光谱技术结合即为红外声光谱技术. P27 12 核磁共振普与红外、紫外一样，实际上都是吸收光谱。红外光谱来源于分子振动-转动能级间的跃迁，紫外-可见吸收光谱来源于分子的电子能级间的跃迁。[P46] 13 核磁共振谱图上谱峰发生分裂，分裂峰数是由相邻碳原子上的氢数决定的，若分裂峰数为n，则邻碳原子氢数为n-1。 P50 15 红外光谱在聚合物研究中占有十分重要的位置，能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。P6 16 红外光谱中，波动的几个参数为波长、频率、波数和光速。 17 红外光谱中，在1300~1400cm，基团和频率的对应关系比较明确，这对确定化合物中的官能团很有帮助，称为官能团区． 18 红外活性振动能引起分子偶极矩变化Ｐ８ 19 红外区是电磁总谱中的一部分，波长在0.7~1000之间。 20 红外吸收光谱是直接地反映分子中振动能级的变化；而拉曼光谱是间接地反映分子中振动能级的变化。 21 记录X射线的方法有照相法和计数器法。P68 22 解析谱图三要素为谱峰位置形状和强度P/13 2 在紫外光谱中不同浓度的同一种物质，在某一定波长下的λmax处吸光度A的差异最大.所以测定最灵敏 23 聚合物的一般制样方法主要有流延薄膜法，热压薄膜法，溴化钾压片法 24 拉曼光谱研究高分子样品的最大缺点是：荧光散射。 25 拉曼位移的大小与入射光的频率无关，只与分子的能级结构有关。P30 26 凝胶渗透色谱对分子链分级的原理是体积排除理论。P96 27 凝胶渗透色谱仪的组成：系统自动进样系统加热恒温系统分离系统检测系统 28 强迫非共振法是研究聚合物粘弹动力学性能有效、普遍、重要的方法。P146 29 斯托克斯线或反斯托克斯线与入射光频率之差称为拉曼位移。P30 30 温度由低到高时，高聚物历经三种状态，即玻璃态，高弹态和粘流态。P2 31 现代热分析是指在程序控温之下，测量物质的物理性质随温度变化的一类技术P105
试验1高分子材料拉伸强度及断裂伸长率测定
实验1 高分子材料拉伸强度及断裂伸长率测定 一、实验目的 通过实验了解聚合物材料应力—应变曲线特点、试验速度对应力—应变曲线的影响、拉伸强度及断裂伸长率的意义，熟悉它们的测试方法；并通过测试应力—应变曲线来判断不同聚合物的力学性能。 二、实验原理 为了评价聚合物材料的力学性能，通常用等速施力下所获得的应力—应变曲线来进行描述。所谓应力是指拉伸力引起的在试样内部单位截面上产生的内力；而应变是指试样在外力作用下发生形变时，相对其原尺寸的相对形变量。不同种类聚合物有不同的应力—应变曲线。 等速条件下，无定形聚合物典型的应力—应变曲线如图1所示。图中的α点为弹性极限，σα为弹性（比例）极限强度，εα为弹性极限伸长。在α点前，应力—应变服从虎克定律： σ=?ε 式中 σ——应力，MPa； ε——应变，%； Ε——弹性（杨氏）模量（曲线的斜率），MP 。 曲线斜率E反映材料的硬性。Y称屈服点，对应的σy和εy称屈服强度和屈服伸长。材 料屈服后，可在t点处，也可在t′点处断裂。因而视情况，材料断裂强度可大于或小于屈服强度。εt（或εt′）称断裂伸长率，反映材料的延伸性。 从曲线的形状以及σt和εt的大小，可以看出材料的性能，并借以判断它的应用范围。如从σt的大小，可以判断材料的强与弱；而从εt的大小，更正确地讲是从曲线下的面积大 小，可判断材料的脆性与韧性。从微观结构看，在外力的作用下，聚合物产生大分子链的运动，包括分子内的键长、键角变化，分子链段的运动，以及分子间的相对位移。沿力方向的整体运动（伸长）是通过上述各种运动来达到的。由键长、键角产生的形变较小（普弹形变），而链段运动和分子间的相对位移（塑性流动）产生的形变较大。材料在拉伸到破坏时，链段运动或分子位移基本上仍不能发生，或只是很小，此时材料就脆。若达到一定负荷，可以克服链段运动及分子位移所需要的能量，这些运动就能发生，形变就大，材料就韧。如果要使材料产生链段运动用分子位移所需要的负荷较大，材料就较强及硬。
高分子材料的主要物理性能
第四章 高分子材料的主要物理性能 高分子材料与小分子物质相比具有多方面的独特性能，其性能的复杂性源自于其结构 的特殊性和复杂性。联系材料微观结构和宏观性质的桥梁是材料部分子运动的状态。一种结构确定的材料，当分子运动形式确定，其性能也就确定；当改变外部环境使分子运动状态变化，其物理性能也将随之改变。这种从一种分子运动模式到另一种模式的改变，按照热力学的观点称作转变；按照动力学的观点称作松弛。例如天然橡胶在常温下是良好的弹性体，而在低温时（＜-100℃）失去弹性变成玻璃态（转变）。在短时间拉伸，形变可以恢复；而在长时间外力作用下，就会产生永久的残余形变（松弛）。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ）在常温下是模量高、硬而脆的固体，当温度高于玻璃化温度（～100℃）后，大分子链运动能力增强而变得如橡胶般柔软；温度进一步升高，分子链重心能发生位移，则变成具有良好可塑性的流体。 本着“结构?分子运动?物理性能”这样一条思维线路，本章有选择地介绍高分子材料的热性能、力学性能、高弹性和粘弹性、溶液性质、流变性质、电学性能等。同时通过介绍结构与性能的关系，帮助我们根据使用环境和要求，有目的地选择、使用、改进和设计高分子材料，设计和改进加工工艺和设备，扩大高分子材料使用围。 第一节 高分子材料的分子运动、力学状态转变及热性能 一、高分子运动的特点 与低分子材料相比，高分子材料的分子热运动主要有以下特点： （一）运动单元和模式的多重性 高分子的结构是多层次、多类型的复杂结构，决定着其分子运动单元和运动模式也是多层次、多类型的，相应的转变和松弛也具有多重性。从运动单元来说，可以分为链节运动、链段运动、侧基运动、支链运动、晶区运动以及整个分子链运动等。从运动方式来说，有键长、键角的变化，有侧基、支链、链节的旋转和摇摆运动，有链段绕主链单键的旋转运动，有链段的跃迁和大分子的蠕动等。 在各种运动单元和模式中，链段的运动最为重要，高分子材料的许多特性均与链段的运动有直接关系。链段运动状态是判断材料处于玻璃态或高弹态的关键结构因素；链段运动既可以引起大分子构象变化，也可以引起分子整链重心位移，使材料发生塑性形变和流动。 （二）分子运动的时间依赖性 在外场作用下，高分子材料从一种平衡状态通过分子运动而转变到另一种平衡状态是需要时间的，这种时间演变过程称作松弛过程，所需时间称松弛时间。例如将一根橡胶条一端固定，另一端施以拉力使其发生一定量变形。保持该形变量不变，但可以测出橡胶条的应力随拉伸时间仍在变化。相当长时间后，应力才趋于稳定，橡胶条达到新的平衡。 设材料在初始平衡态的某物理量（例如形变量、体积、模量、介电系数等）的值为x 0，在外场作用下，到t 时刻该物理量变为x （t ），许多情况下x （t ）与x 0满足如下关系： ()τ /0t e x t x -= （4-1） 公式（4-1）实质上描述了一种松弛过程，式中τ称松弛时间。当t =τ时，()e x x /0=τ，可见松弛时间相当于x 0变化到x 0/e 时所需要的时间。
高分子材料检测
高分子材料分析检测 高分子材料是指以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点，使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域。 精美检测中心拥有多年的高分子检验经验，专业从事高分子材料性能评估、老化测试、成分分析、配方还原等。中心通过国家权威认可，可出具权威检测报告。 【涉及产品检测领域】 橡胶检测：橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。有天然橡胶和合成橡胶两种。精美检测中心可提供一站式橡胶制品及材料分析检测服务。 塑料检测：塑料材料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分，再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。精美检测中心可提供一站式塑料制品及材料分析检测服务。 复合材料检测：复合材料是以高分子化合物为基体，添加各种增强材料制得的一种复合材料。精美检测中心提供复合材料权威检测。 胶粘剂检测：胶黏剂是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料。精美检测中心专业提供胶黏剂检测检验服务，出具权威检测报告！ 油墨检测：油墨是用于包装材料印刷的重要材料，它通过印刷将图案、文字表现在承印物上油墨中包括主要成分和辅助成分。精美检测中心专业提供油墨分析化验服务，出具权威检测报告！ 涂料检测：高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质，添加溶剂和各种添加剂制得。精美检测中心专业提供涂料检测检验服务，出具权威检测报告！ 颜料检测：精美检测中心以颜料及染料技术需求和发展为导向，以资源整合、技术共享为基础，提供性能检测、配方分析、含量对比分析等我。 纸质品检测：精美检测中心可提供纸张、纸箱等相关纸制品检测各项质量和性能指标检测，项目包括：抗张强度向吸液高度、pH值、渗漏性能、微生物等。 胶粘带检测：胶粘带是以纸、布、薄膜为基材，再把胶水均匀涂布在上述基材上制成纸质胶粘带、布质胶粘带或薄膜质胶粘带。精美检测中心专业提供胶粘带检测检验服务，出具权威检测报告！ 化工助剂检测：化工助剂是作为某一种行业所使用的化工添加剂，其种类繁多。精美检测中心专业提供各种助剂分析化验服务，出具权威检测报告！ 高分子材料是指以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。高分子
高分子材料分析与测试(期末复习及答案)
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小时内所透过的蒸汽量（用 θ表示） v 2.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） a 4、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） t 5、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） f
6、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） e 7、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） t 10、弯曲弹性模量 比例极限内应力与应变比值（用E f表示） 11、压缩模量 指在应力—应变曲线的线性范围内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 e表示） 12、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 `