高分子材料表征第一章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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：,n,n,sin,为临界折射角。同样对于,B,点，,n,sin(90-,)=sin,或者,n,con,=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,60,70,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,0.03,g,。,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,