《高分子物理实验讲义》要点

2026/4/24 1:11:32

(5) 假设所用的天然橡胶试样的Mc都相同,由式(6)计算出天然橡胶与另外几种溶剂之间的相互作用参数。 六、问题与讨论

(1)溶度参数的意义?

(2)如何控制交联度?交联度对聚合物性能的影响?

[附] 比重法测固体和液体的密度

比重瓶是一种平底球形玻璃瓶,磨口瓶塞中有一毛细管。 先在分析天平上称的空瓶的重量W0,然后取下瓶塞,灌满被测液体,放入恒温槽内,当温度达到平衡后盖上瓶塞,多余液体从毛细管溢出,用滤纸擦去毛细管外的液滴,从恒温槽中取出并拭净瓶外的液体,秤得加液体后的重量W1。倒出瓶中的液体,用蒸馏水洗涤数次后再予装满,同样方法秤得加水后的重量W水,则液体的密度?1即可求得

W1?W0?水 (7) ?1?W水?W0利用比重瓶侧固体密度,一般用水作为参比,但固体必须与水不发生化学作用,不溶解也不溶胀。也可采用其他化学性质稳定、易于纯化、挥发度较小、密度已知的液体作为参比。同上方法,秤得空瓶的重量W0、瓶内填装固体(约占瓶体积得1/5至1/3左右)后的重量W2,再在填装固体瓶内加满水后称重W2 ,最后称得满瓶水的W水重量 ,则被测固体的密度?2为 ?2?

/

W2?W0[(W水?W0)?(W2?W2)]/?水’?W2?W0W水?W2?W0?W2’?水 (8)

5

测定时应注意:

(1)毛细管口的液滴必须在比重瓶离开恒温槽之前擦去。这样,当比重瓶从恒温槽取出后,由于室温较低使毛细管液面下降,就不影响测定结果。

(2)恒温前,必须用真空泵抽去瓶中的液体和固体所溶解的、吸附的气体及气泡,否则使测定结果偏低。

(3)为了消除偶然误差,对装液和称重操作必须重复进行三次以上,取其平均值作为正式数据。

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实验2 膨胀计法测定玻璃化温度

聚合物的玻璃化转变,是玻璃态和高弹态之间的转变。在发生转变的时候,聚合物的许多物理性质发生急剧的变化。 一、 实验目的与要求

(1) 掌握膨胀计法测定聚合物玻璃化温度的方法; (2) 了解升温速度对玻璃化温度的影响。 二、 实验原理

聚合物的比容是一个和高分子链段运动有关的物理量,它在玻璃化温度(Tg)范围内有不连续的变化,即利用膨胀计测定聚合物的体积随温度的变化时,在Tg处有一个转折。

图 3-1 聚苯乙烯的比容-温度曲线 图 3-2 降温速度对Tg影响

众所周知,玻璃化转变不是热力学平衡过程,而是一个松弛过程,因此Tg值的大小和测试条件有关:在降温测量中,降温速度加快,Tg向高温方向移动。根据自由体积理论,在降温过程中,分子通过链段运动进行位置调整,多余的自由体积腾出并逐渐扩散出去,因此在聚合物冷却、体积收缩是,自由体积也在减少。但是由于粘度因降温而增大,这种位置调整不能及时进行,所以聚合物的实际体积总比该温度下的平衡体积大,表现为比容-温度曲线上在Tg处发生转折。降温速度越快,转折得越早,Tg就偏高。反之,降温速度太慢,则所得偏低以至测不到Tg。一般控制在每分钟1—2℃为宜。升温速度对Tg的影响,也是如此。的大小还和外力有关:单向的外力能促使链段运动,外力越大,Tg降低越多;

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外力的频率变化引起玻璃化转变点的移动,频率增加则Tg升高,所以膨胀计法比动态法所得的Tg要低一些。

除了外界条件以外,显然Tg值还受到聚合物本身的化学结构影响,同时也受到其它结构因素的影响,例如共聚、交联、增塑以及分子量等。 三、仪器和试剂

膨胀计 水浴及加热器 温度计(0—250℃) 颗粒状聚苯乙烯 乙二醇 尼龙6颗粒 四、实验步骤

(1)洗净膨胀计,烘干。装入聚苯乙烯(尼龙6)颗粒至膨胀管的4/5体积。 (2)在膨胀管内加入乙二醇作为介质,用玻璃棒搅动(或抽气)使膨胀管内没有气泡。

(3)再加入乙二醇至膨胀管口,插入毛细管,使乙二醇的液面在毛细管下部,磨口接头用弹簧固定,如果发现管内留有气泡必须重装。(为什么?) (4)将装好的膨胀计浸入水浴中,控制水浴升温速度为1℃/分。 (5)读取水浴温度和毛细管内乙二醇液面的高度(每升高5℃读一次,在55—80℃之间每升高2℃或1℃读一次),直到90℃为止。 (6)将已装好样品的膨胀计经充分冷却后,再在升温速度为2℃/分钟的加热水浴中读取温度和毛细管内液面高度。

(7)作毛细管内液面高度对温度的图。从直线外延交点求得两种不同升温速度的聚苯乙烯(尼龙6)的Tg值。如图3-3所示。

图 3-3 h-T 图

五、思考题

(1)Tg的主要影响因素有哪些?是怎么影响的? (2)在测定Tg的过程中要注意那些问题?

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