高分子材料研究方法

三、聚合物结构与性能测定方法概述

（1）链结构：广角X-衍射（WAXD ）、电子衍射（ED ）、

中心散射法、裂解色谱——质谱、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、微波分光法、核磁共振法、顺磁共振法、荧光光谱、偶极距法、旋光分光法、电子能谱等。

（2）凝聚态结构：小角X-散射（SAXS

）、电子衍射法

（ED ）、电子显微镜（SEM 、TEM ）、光学显微镜

（POM ）、原子力显微镜（AFM ）、固体小角激光光散射（SSALS ）1、聚合物结构的测定方法

䀕•结晶度

：X 射线衍射法（WAXD ）、电子衍射法（ED ）、核磁共振吸收（NMR ）、红外吸收光谱

（IR ）、密度法、热分解法•聚合物取向度：双折射法（double refraction ）、X 射

线衍射、圆二向色性法、红外二向色性法(infrared

dichroism)•聚合物分子链整体的结构形态：

•分子量：溶液光散射、凝胶渗透色谱、沸点升高、黏度

法、扩散法、超速离心法、溶液激光小角光散射、渗透压法、气相渗透压法、端基滴定法

•支化度：化学反应法、红外光谱法、凝胶渗透色谱法、

粘度法•交联度：溶胀法、力学测量法

•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●体积的变化：膨胀计法、折射系数测定法

●热力学性质的变化：差热分析法（DTA ）、

差示扫描量热法（DSC ）

●力学性质的变化：热机械法、应力松弛

法，动态测量法如动态模量和内耗等

●电磁效应：介电松弛、核磁共振（NMR)

•3、聚合物性能的测定（略）2、聚合物分子运动（转变与松弛）的测定

其它常用的高分子测试仪器

•XPS ( X-射线光电子能谱）

•Ellipsometry( 椭圆偏振仪）

•X-薄膜衍射仪

1．质谱的概巵：有机列合物的分子在高真空中受到电子流轰击或强电场作用（分子会丢ᤱᤱ个外层电子，生成带正电荷的倆子离子ｌ同时化学键乛会发生某丛规律性的断裂，生成各种特征质量的碎片离子。这些碻孀在电场和磁场的作甪下，按照质荷比(m／z)大小的顺序分离开来，收集和记录这些离子就得到质谱图。

2. 紫外-可见吸收光谱是利用某些物质的分子吸收200 ~ 800 nm光谱区的辐射来进行分析表征的方法。这种分子吸收光谱产生于价电子在电子能级间的跃迁，广泛用于无机和有机化合物的结构表征和定量分析。

3. 紫外光谱是带状光谱的原因：在电子能级跃迁的同时，总是伴随着多个振动和转动能级跃迁。

4. 吸收带的划分

5.红移（red shift）：

由于化合物的结构改变，如发生共轭、引入助色基，以及溶剂改变等，使吸收峰向长波方向移动的现象

6.蓝（紫）移（blue shift）：

化合物结构改变时或受溶剂影响使吸收峰向短波方向移动的现象。

7.X射线衍射方法是当今研究物质微观结构的主要方法

8.原理：X射线是高速运动的粒子与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生的。

9. X射线产生条件：产生自由电子；使电子作定向的高速运动;在其

运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。

10.高分子晶体的特点：晶胞由链段构成；折叠链；结晶不完善；结构的复杂性及多重性

11.作业:某聚合物的广角X射线衍射如图所示，

晶面（110）与（200）衍射峰对应的2θ分别为 21. 180，23. 540 ，

衍射峰的半高宽B分别为0.3，0.4，形状因子K=0.9，所用靶材为铜，仪器角度增宽因子b0 为0.15，(λCu=1.5418Å)

请分别求出晶面（110）与（200）的晶粒尺寸大小？

12. NMR与IR、UV均属于吸收光谱

红外吸收光谱源于分子的振动-转动能级间的跃迁

紫外-可见吸收光谱源于分子的电子能级间的跃迁

核磁共振谱源于原子核能级间的跃迁

13.核磁共振：用能量等于∆E的电磁波照射磁场中的磁性核，则低能级上的某些核会被激发到高能级上去，同时高能级上的某些核会放出能量返回低能级，产生能级间的能量转移，此即核磁共振。

NMR⇒利用磁场中的磁性原子核吸收电磁波时产生的能级分裂与共振现象

14.产生核磁共振的条件

(1) 核有自旋(磁性核)

(2)外磁场,能级裂分

(3)照射频率与外磁场的比值ν0 / H0 = γ / (2π )

15.红外吸收的基本原理

●物质的分子是由原子组成的。在分子内部存在着三种运动形

式，即电子绕原子核运动，原子核的振动和转动。每种运动都

有一定的量子化的能量 E＝E平＋ E转＋ E振＋ E电

●用红外光照射化合物分子，分子吸收红外光的能量使其振动能

级和转动能级产生跃迁

●只有当外来电磁辐射的能量恰好等于基态与某一激发态的能

量之差时(ΔΕ=hυ)，这个能量才能被分子吸收产生红外光

谱，或者说只有当外来电磁辐射的频率恰好等于从基态跃迁到

某一激发态的频率时，则产生共振吸收——产生红外光谱。

●红外吸收光谱是一种分子吸收光谱。

16.红外光谱产生的条件：红外光谱振动频率=分子振动频率；红外活

性：红外光与分子间有偶合作用，只有引起分子偶极矩发生变化的振动才能引起红外吸收

17.即使同一物质，其红外谱图的测定条件，如测定方法，样品状态、浓度、溶剂、仪器操作条件等不同，谱图也有所差别

18.聚合物的谱带：组成吸收带；构象谱带；立构规整性谱带；构象

规整性谱带；结晶谱带。

19. 红外光谱解析的三要素：位置；峰形；强度

20. 分子振动的形式：伸缩振动；弯曲振动