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聚合物材料测试方法 材工系 高分子材料教研室 任伊锦 聚合物材料表征测试意义 聚合物结构的表征——了解聚合物的微观结构、亚微观结构和宏观结构。 聚合物性能的测定——评价和应用新材料、控制产品的质量、研究聚合物结构与性能的关系。 聚合物分子运动的测定——分子运动方式不同会导致聚合物所处的力学状态发生改变——转变。研究聚合物的松弛与转变可以帮助人们了解聚合物的结构，建立结构与性能之间的关系 聚合物结构的分析表征—— 链结构——红外光谱、紫外光谱、荧光光谱、拉曼光谱、电子能谱、核磁共振、顺磁共振、X射线衍射（广角）、电子衍射、中子散射……； 聚集态结构——X射线衍射（小角）、固体小角激光光散射、电子衍射、电子显微镜、光学显微镜、原子力显微镜、热分析……。 结晶度——X射线衍射、电子衍射、热分析等； 取向程度——双折射法、 X射线衍射、圆二色性法、红外二色性法； 相对分子量——溶液光散射法、凝胶渗透色谱法、黏度法； 相对分子量分布——凝胶渗透色谱、熔体流变行为、分级沉淀法、超速离心法； 聚合物性能的测定—— 力学性能——拉伸、弯曲、剪切、压缩试验、冲击试验、蠕变曲线、应力松弛曲线、高低频疲劳试验……； 流变性能——旋转流变仪、毛细管流变仪、熔体流动速率测定仪…… ； 热性能——导热系数测定仪、示差扫描量热仪、膨胀系数测定仪、热变形温度测定仪…… ； 电性能——表面电阻和体积电阻、介电常数、介电损耗角正切、高压电击穿试验…… ； 研究聚合物的分子运动—— 通过热力学性能的变化研究分子运动——示差扫描量热仪； 通过力学性质变化研究分子运动——静态与动态热机械分析仪； 通过电磁性质变化研究分子运动——介电松弛与核磁共振； 通过体积变化研究分子运动——热膨胀计 本门课程教学内容 第一章 绪论 第二章 波谱分析在聚合物材料中的应用 第三章 相对分子量及相对分子量分布表征 第四章 热分析在聚合物材料中的应用 第五章 聚合物流变性能的表征 第六章 显微分析技术在聚合物中的应用 课程说明 教材与参考书 《聚合物材料表征与测试》——杨万泰主编，轻工出版社 《聚合物研究方法》——张美珍主编，轻工出版社 《高分子物理》——何曼君主编，复旦大学出版社 教学方法 以课堂讲授为主，结合观摩使用仪器 成绩评定 作业及平时表现30%； 期末考试70%。 第一章 波谱分析在聚合物研究中的应用 电磁辐射与波粒二象性 电磁辐射是指在空间传播的交变电磁场。电磁辐射也可称为电磁波（有时也将部分谱域的电磁波泛称为光）。 根据量子理论，电磁波具有波粒二象性。 描述电磁波波动性的主要物理参数有：波长（?）或波数（?或K）、频率（?）及相位（?）等。 波动性 ??=c 微粒性：电磁波是由光子所组成的光子流。 电磁波波动性与微粒性的关系是 E=h? 等式左边与右边分别为表示电磁波微粒性与波动性的参数 二、电磁波谱 电磁波谱的分区 长波部分（低能部分），包括射频波（无线电波）与微波，有时习惯上称此部分为波谱。 中间部分，包括紫外线、可见光和红外线，统称为光学光谱，一般所谓光谱仅指此部分而言。 短波部分（高能部分），包括X射线和?射线（以及宇宙射线），此部分可称射线谱，是能量高的谱域。 第一节 红外光谱分析 红外光谱分析基本原理 一、概述 二、分子振动和红外光谱的产生 三、红外光谱的表示方法 四、红外光谱的峰位、峰数与峰强 五、影响频率位移的因素 六、聚合物红外光谱的特点 红外光谱区 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~25μ） 有机化合物分子中原子振动的频带都位于该区，通常所说的红外光谱就是中红外区这一段。 远红外区（25μ~1000 μ ） 光能量较低，骨架弯曲振动及有机金属化合物等重原子振动谱带位于该区 几个参数 波长λ——相邻两个波峰（间）的距离（ μ ）； 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 频率与波长成反比； 频率与波数成正比。 红外光谱的作用 由于聚合物材料的基团运动能量范围在红外光能量范围内，所以红外光谱在聚合物研究中一直占有十分重要的地位。红外光谱可以提供聚合物的化学性质、立体结构、构象、序列状态及取向等许多定性和定量的信息；可以鉴定聚合物的主链结构、取代基的种类及位置、双键位置及分子侧链结构等。 二、分子振动与红外光谱的产生 原子沿键轴方向伸缩使键长变化——伸缩振动 对称伸缩振动/非对称伸缩振动 原子垂直键轴方向振动使键角变化——弯曲振动 面