高分子材料性能实验指导书
实验一聚合物热变形温度、维卡软化点的测定
一、实验目的
通过实验测定高聚物维卡软化点温度，掌握维卡软化点温度测试仪的使用方法和高聚物维卡软化温度的测试方法。
二、实验原理
维卡软化温度是指一个试样被置于所规定的试验条件下，在一定负载的情况下，一个一定规格的针穿透试样1mm深度的温度。
这个方法适用于许多热塑性材料，并且以此方法可用于鉴别比较热塑性软化的性质。
图1. 维卡软化点试验装置图
三、实验仪器
维卡软化点测试仪主要由浴槽和自动控温系统两大部分组成。浴槽内又装有导热液体、试样支架、砝码、指示器、温度计等构件，其基本结构见图1。（1）传热液体：一般常用的矿物油有硅油、甘油等，最常用的是硅油。本仪器所用传热液体为硅油，它的绝缘性能好，室温下黏度较低，并使用试样在升温时不受影响。
（2）试样支架：支架是由支撑架、负载、指示器、穿透针杆等组成。都是用同样膨胀系数的材料制成。
+0.05mm的设有毛边的圆形（3）穿透针：常用的针有两种，一种是直径为1
-0。02mm
平头针，另一种为正方形平头针。
（4）砝码和指示器：常用的砝码有两种，1kg和5kg；指示器为一百分表，精确度可达0.02mm。
（5）温度计：温度计测温精确度可达0.5℃,使用范围为0~360℃。
（6）等速升温控制器：采用铂电阻作感温元件与可变电压器、恒速电动机构组成。作不定时等速运动来调整可变电位器的阻值，以达到自动平衡（可变电位器调整阻值的变化即为铂电阻受热后的阻值），电桥输出信号经晶体管放大输出脉冲，推动可控管工作，并控制了加热器工作时间，以（5±
0.5）℃/6min的速度来提高浴槽温度。
（7）加热器：一个1000W功率的电炉丝直接加热传热液体。
四、试样与测试条件
（1）试样：所用的每种材料的试样最少要有2个。一般试样的厚度必须大于3mm，面积必须大于10mm×10mm 。
（2）测试条件：保持连续升温速度为（5±0.5）℃/min，并且穿透针必须垂直地压入试样，压入载荷为5kg。它是砝码和加力杆等的总和。即相应
负荷分别为9.81N和49.05N。
五、实验步骤
（1）选试样：试样可注射成型。成型后使用选取厚度大于3mm，宽和长大于10mm ×10mm的试样，并要求试样表面平整，没有裂纹，没有气泡。
（2）安放试样：在室温下将试样支架从浴槽内拉出固定在浴槽上面，把试样放在下近似中心的位置，使针近似地靠近试样表面（没有加载）并固定好，然后将温度计插入支架上两侧孔内，使其球部尽量地接近试样并固定好。（3）调整指示器：试样安装好后就将试样支架轻轻地放进浴槽，然后加载调整穿透指示器到零位。
（4）加热液体：指示器调整零位后开始升温，调整自动控温部分，升温速度为50℃/h（参看附录中仪器的操作规程），同时开启搅拌，保持槽内温度均匀。
（5）记录：必须仔细地作穿透1mm深度时的温度记录。由于当穿透1mm后，从
这点开始穿透深度会迅速地增加，因此要求每上升5℃读一次穿透深度，直到穿透0.4mm后在每间隔50℃记录一次。
（6）试验结果所得两个试样间的差别高于2℃，则必须做重复试验。
六、数据处理
（1）将实验记录在下表中。
数据记录
注：ａ、ｂ、ｃ分别表示试件的长、宽、高.
（2）结果分析。
七、思考题
（1）影响维卡软化点温度测试结果的因素有哪些？
（2）升温速度过快或过慢对试验结果有何影响，为什么？
实验二高分子材料的氧指数测定
大部分的塑料耐燃性非常不好，通火极易燃烧。评定塑料燃烧性可用燃烧速度和氧指数来表示。燃烧速度是用水平燃烧法或垂直燃烧法等测得的。本实验采用氧指数测定塑料燃烧性，此法可精确地用具体数字来评价塑料的点燃性。
一.实验目的
1.熟悉氧指数仪的组成、构造。
2.掌握氧指数仪的工作原理及使用方法；
3.测定塑料的燃烧性，并计算氧指数。
二.实验原理
氧指数测定塑料燃烧性是指在规定的试验条件下（23±2℃），在氧、氮混合气流中，测定刚好维持试样燃烧所需的最低氧浓度，并用混合气中氧含量的体积百分数表示。
氧指数仪试验装置见图2-1。主要组成部分有燃烧筒、试验夹、流量测量和控制系统，其他辅助配有气源、点火器、排烟系统、计时装置等。
（1）燃烧筒：燃烧筒是内径为70－80mm，高450mm的耐热玻璃管。筒的下部用直径3-5mm的玻璃珠填充，填充高度100mm。在玻璃珠上方有一金属网，以遮挡塑料燃烧时的滴落物。
（2）试样夹：在燃烧筒轴心位置上垂直地夹住试样构件。
（3）流量测量和控制系统：由压力表、稳压阀、调节阀、管路和转子流量计等组成。计算后的氧、氮气体经混合气室混合后由燃烧筒底部的进气口进入燃烧筒。
（4）点火器：由装有丁烷的小容器瓶、气阀和内径为1mm的金属导管喷嘴组成。当喷嘴处气体点着时其火焰高度为6-25mm，金属导管能从燃烧筒上方伸入筒内，以点燃试样。点燃筒内的试样可采用顶端点燃法，也可采用扩散点燃法。
图2-1 氧指数实验装置图
1—燃烧筒；2—试样夹；3—点火器；4—试样夹；5—放玻璃球的燃烧筒；6—底座；7—三通；8—气体混合器；9—压力表；10—稳压阀；11—转子流量计；12—调节阀；13—燃烧着的试样。
①顶端点燃法。使火焰的最低可见部分接触试样顶端并覆盖整个顶表面，勿使火焰碰到试样的棱边和侧表面。在确认试样顶端全部着火后，立即，开始计时或观察试样烧掉的长度。点燃试样时，火焰作用时间最长为30s，若在30s内不能点燃，则应增大氧浓度，继续点燃，直至30s内点燃为止。
②扩散点燃法。充分降低和移动点火器，使火焰可见部分施加于试样顶表面，同时施加于垂直侧表面约6mm长。点燃试样时，火焰作用时间最长为30s，每隔5s左右稍移开点火器观察试样，直至垂直侧表面稳定燃烧或可见燃烧部分的前锋到达上标线处，立即移动点火器，开始计时或观察试样。若30s内不能点燃试样，则增大氧浓度，再次点燃，直至30s内点燃为止。
扩散点燃法也适用于I、II、III、IV型试样，标线应划在距点燃端10mm和60mm处。
注：①点燃试样是指引试样有焰燃烧，不同点燃方法的试验结果不可比。
②燃烧部分包括任何沿试样表面淌下的燃烧滴落物。
氧指数法测定塑料燃烧行为的评价准则见表3-1。
表3-1 燃烧行为的评价准则
三.实验仪器和试样
实验仪器：HC-2型氧指数测定仪。
试样：试样类型、尺寸见表3-2。
表3－2 试样类型和尺寸
注：1.不同型式不同厚度的试样，测试结果不可比。
2.由于该项试验需反复预测气体的比例和流速，预测燃烧时间和燃烧长度，影响测试结果的因素比较多，因此每组试样必须准备多个（10个以上），并且尺寸规格要统一，内在质量密实度、均匀度特别要一致。
3.试样表面清洁，无影响燃烧行为的缺陷，如应平整光滑、无气泡、飞边、毛刺等。
4.对I、II、III、IV型试样，标线划在距点燃端50mm处，对V型试样，标线划在框架上或划在距点燃端20mm和100mm处（图2-2）。
图2-2.支撑非支撑试样的框架结构
1-上参照标记；2-下参照标记
四.实验步骤
（1）在试样的宽面上距点火端50mm处划一标线。
（2）取下燃烧筒的玻璃管，将试样垂直地装在试样夹上，装上玻璃管，要求试样的上端至筒顶的距离不少于100mm。如果不符合这一尺寸，应调节试样的长度，玻璃管的高度是定值。
（3）根据经验或试样在空气中点燃的情况，估计开始时的氧浓度值。对于在空气中迅速燃烧的试样，氧指数可估计为18%以上；对于在空气中不着火的，估计氧指数在25%以上。
（4）打开氧气瓶和氮气瓶，气体通过稳压阀减压到仪器的允许压力范围。（5）分别调节氧气和氮气的流量阀，使流入燃烧筒内的氧、氮混合气体达到预计的氧浓度，并保证燃烧筒中的气体的流速为（4±1）cm/s。
（6）让调节的气体流动30s，以清洗燃烧筒。然后用点火器点燃试样的顶部，在确认试样顶部全部着火后，移去点火器，立即开始，并观察试样的燃烧情况。（7）若试样（50mm长）燃烧时间超过3min或火焰步伐超过标线时，就降低氧浓度。若不是则增加氧浓度，如此反复，直到所得的氧浓度之差小于0.5%，即
可按该时的氧浓度计算材料的氧指数。
六. 实验数据处理
（1）按下式计算氧指数[OI]:
式中：[O 2]为氧气的流量，L/min ；[N 2]为氮气流量，L/min 。
（2）以三次试验结果的算术平均值作为该材料的氧指数，有效数字保留到小数点一位。
七.实验注意事项
1.试样制作要精细、准确，表面平整、光滑。
2.氧、氮气流量调节要得当，压力表指示处于正常位置，禁止使用过高气压，以防损坏设备。
3.流量计、玻璃筒为易碎品，实验中谨防打碎。
八、思考题
（1）叙述氧指数测定原理。 （2） 定性说明影响氧指数的因素。
（3）什么叫氧指数值？如何用氧指数值评价材料的燃烧性能？
（4）HC-2型氧指数测定仪适用于哪些材料性能的测定？如何提高实验数据的测试精度？
实验三不同各类高分子材料硬度的测定
一、实验目的
1. 了解塑料硬度与材料力学性质的关系；
2. 了解利用压入法测定硬度的基本原理及应用；
3 掌握塑料洛氏硬度的测定。
二、基本原理
硬度是指衡量材料表面抵抗压力的一种指标，硬度值的大小与材料的抗张强度和弹性模量有关。硬度试验的方法很多，加荷方式有动载法和静载法两类，前者用弹性回跳法和冲击力把钢球压入试样，后者则以一定形状的硬材料为压头，平稳地逐渐加荷将压荷压入试样。不同和计算方法差异又有布氏、洛氏和肖氏等名称。
塑料洛氏硬度试验法是用一定的直径的球压头，在初试验力P
和主试验力
P
1
先后作用下压入试件，在总试验力P作用下，保持一定的时间，卸除主试验力，
保留初试验力的压入深度h
1与在初试验力作用下的压入深度h
之差e来表示压
痕深度的永久增量，每压入0.002mm为一塑料洛氏硬度单位。
塑料洛氏硬度试验公式：
HRE(L、M、R) ＝ 130－e/0.002
二、实验仪器
本实验采用XHR-150型塑料洛氏硬度计，装有自动加卸试验力机构，可调节总试验力保持时间的电位器，试验力变换由荷手轮的旋转而获得。
仪器主要结构图见图3－1。
塑料洛氏硬度试验标尺、压头、试验力及应用范围见表3－1。
图 3－1 XHR-150型塑料洛氏硬度计结构图
1.照明灯
2.上盖
3. 后盖
4. 表盘
5. 压头止紧螺钉
6. 球压头
7. 试台 8. 螺杆保护罩 9. 旋轮 10. 启动按钮 11. 电源插座
12. 电位器13. 保险丝座 14. 船形开关 15. 变荷手轮
表3－1. 塑料洛氏硬度试验标尺
四、试验方法
1. 试件要求
（1）试件表面应平整光洁不得有污物、氧化皮、凹陷及显著加工痕迹。
（2）试件的厚度应不小于6mm，试件应大小应保证在同一表面进行5个点的测试，每个测试点中心距离及边缘距离不小于10mm。
2. 实验步骤
（1）接通电流，打开船形开关，指示照明灯亮。
（2）根据被测试件的材料的软硬程度按表3－1选择标尺，顺时针转动变荷手轮，确定总试验力。
（3）装好压球头，将试件置于试台上。
（4）顺时针转动旋轮，使试件缓慢无冲击地与压头接触，施加初试验力。（5）按启动按扭，自动加主试验力。
（6）总试验力保持时间到？，自动卸除主试验力。
（7）蜂鸣器响，立即读取长指针指向的数值。
（8）反向旋转升降螺杆手柄，使试台下降，更换测试点，重复上述操作。五、数据处理
塑料洛氏硬度值的读取，应分别记录加主试验力后长指针通过点的次数及卸除主试验力后长指针通过点的次数并相减，按下面方法读取硬度值：
（1）差数是零，标尺读数加100为硬度值。
（2）差数是1，标尺读数为硬度值。
（3）差数是2，标尺读数减100为硬度值。
在每个试件上的测试点不少于五点（第一点不算），对大批量零件检验测试点可适当减少。
六、思考题
1.塑料硬度的测定主要有哪几种方法？试比较其不同之处。
2.试阐述塑料洛氏硬度测定的原理。
实验四高分子材料拉伸性能测试
一、实验目的
1、熟悉电子拉力机的原理及使用方法。
2、测定并绘制聚合物的拉伸应力-应变曲线，测定并计算其屈服强度、拉伸强度、
断裂强度和断裂伸长率各种拉伸力学性能。
3、观察不同聚合物的拉伸特性；了解测试条件对测试结果的影响。
二、实验原理
拉伸性能是聚合物力学性能中最重要、最基本的性能之一。拉伸性能的好坏，可以通过拉伸试验来检验。
拉伸实验是在规定的试验、湿度和速度条件下，对标准试样沿纵轴方向施加静态拉伸负荷，直到试样被拉断为止。用于聚合物应力-应变曲线测定的电子拉力机是将试样上施加的载荷形变通过压力传感器和形变测量装置转变成电信号记录下来，经计算机处理后，测绘出试样在拉伸变形过程中的拉伸应力－应变曲线。从应力－应变曲线上可得到材料的各项拉伸性能指标值：如拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力、拉伸弹性模量、断裂伸长率等。通过拉伸试验提供的数据，可对高分子材料的拉伸性能做出评价，从而为质量控制，按技术要求验收或拒收产品，研究、开发与工程设计及其它项目提供参考。
应力应变曲线一般分为两个部分：弹性变形区和塑性变形区。在弹性变形区域，材料发生可完全恢复的弹性变行，应力和应变呈线性关系，符合虎克定律。在塑性变形区域，形变是不可逆的塑性变形，应力和应变增加不再呈正比关系，最后出现断裂。
不同高分子材料、不同的测定条件，分别呈现不同的应力－应变行为。根据应力－应变曲线的形状，目前大致可归纳成五种类型，如图4－1所示。
（1）软而弱拉伸强度低，弹性模量小，且伸长率也不大，如溶胀的凝胶等。（2）硬而脆拉伸强度和弹性模量较大，断裂伸长率小，如聚苯乙烯等。（3）硬而强拉伸强度和弹性模量较大，且具有适当的伸长率，如硬聚氯乙烯等。
（4）软而韧断裂伸长率大，拉伸模量也较大，但弹性模量低，如天然橡胶、顺丁橡胶等。
（5）硬而韧弹性模量大、拉伸强度和断裂伸长率也大，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等。
以上5种类型的应力应变曲线，可以看出不同聚合物的断裂过程。
图 4－1 聚合物的拉伸应力应变曲线类型
影响聚合物拉伸强度的因素有：
（1）高聚物的结构和组成聚合物的相对分子质量及其分布、取代基、交联、结晶和取向是决定其机械强度的主要内在因素：通过在聚合物中添加填料，采用共聚和共混方式来改变高聚物的组成可以达到提高聚合物的拉伸强度的目的。
（2）实验状态拉伸实验是用标准形状的试样，在规定的标准化状态下测定聚合物的拉伸性能。标准化状态包括：试样制备、状态调节、实验环境和实验条件等。这些因素都将直接影响实验结果。现仅就试样制备、拉伸速度、温度的影响阐述如下。
A.在试样制备过程中，由于混料及塑化不均，引进微小气泡或各种杂质，在加
工过程中留下来的各种痕迹如裂缝、结构不均匀的细纹、凹陷、真空泡等，这些缺陷都会使材料的强度降低。
B.拉伸速度和环境温度对拉伸强度有着非常重要的影响。塑料属于粘弹性材料，
其应力松弛过程对拉伸速度和环境温度非常敏感。当低速拉伸时，分子链来得及位移重排，呈现韧性行为，表现为拉伸强度减小，而断裂伸长率增大。
高速拉伸时，高分子链段的运动跟不上外力作用速度，呈现脆性行为，表现为拉伸强度增大，断裂伸长率减小。由于聚合物品种繁多，不同的聚合物对拉伸速度的敏感不同。硬而脆的聚合物对拉伸速度比较敏感，一般采用较低的拉伸速度。韧性塑料对拉伸速度的敏感性小，一般采用较高的拉伸速度，以缩短实验周期，提高效率。不同品种的聚合物可根据国家规定的试验速度范围选择合适的拉伸速进行实验（GN/T1040－1992）. 高分子材料的力学性能表现出对温度的依赖性，随着温度的升高，拉伸强度降低，而断裂伸长则随着温度的升高而增大。因此，试样要求在规定的温度下进行。
一些重要的聚合物材料的拉伸强度和断裂伸长率如表4－1所示。
表4－1聚合物拉伸强度和断裂伸长率
三、仪器与样品
1.仪器
（1）拉力试验机任何能满足试验要求的具有多种拉伸速率的拉力试验机均可使用。如CMT系列微机控制电子拉力试验机，基本结构如图4－2所示。（2）游标卡尺。
图4－2 微机控制电子拉力试验机
2. 试样
拉伸实验共有4种类型的试样：I性试样（双铲型）；II型试样（哑铃型）；8字型试样；长条型试样。不同的材料优选的试样类型及相关条件及试样的类型尺寸参照GB/T1040－1992执行。
本次实验材料为聚丙烯（PP），试样（如图4－3所示），每组试样不少于5个，尺寸及公差参照表4－2，是由多型腔模具注射成型获得的。试样要求表面平整，无气泡、裂纹、分层、伤痕等缺陷。
图 4－3 I 型试样
表 4－2 I型试样尺寸及公差
四、准备工作
（1）试样的制备和外观检查，按GB1039-1992规定进行；试样的状态调节和实验环境按GB2918规定执行。
（2）试样编号测量试样工作部分的宽度和厚度精确至0.01mm每个试样测量三点取算术平均值。
（4）在试样中间平行部分做标线标明标距G
，此标线对测试结果不应有影响。
（5）熟悉电子拉力实验机的结构，操作规程和注意事项。
五、实验步骤
（1）开机：试验机－打印机－计算机。、
（2）进入试验软件，选择好联机方向，选择正确的通讯口，选择对应的传感器及引伸仪后联机；
（3）检查夹具，根据实际情况（主要是试样的长度及夹具的间距）设置好限位装置；在试验软件内选择相应的试验方案，进入试验窗口，输入“用户参数”；（4）夹持试样，夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上、下夹具中心线相重合，并且要松紧适宜，以防止试样滑脱或断在夹具内；
（5）点击“运行”，开始自动试验；
（6）试片拉断后，打开夹具取出试片；
（7）重复3~6步骤，进行其余样条的测试。若试样断裂在中间平行部分之外时，此试样作废另取试样补做；
（8）试验自动结束后，软件显示试验结果；点击“用户报告”，打印试验报告。
六、数据处理
（1） 拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力（MPa ）
式中: P-最大负荷或断裂负荷或屈服负荷，N ；
b---试样工作部分宽度，mm ；
d---试样工作部分厚度，mm 。
各应力值在拉伸应力－应变曲线上的位置如图4－4所示。
（2） 断裂伸长率εt （％）：
式中: L---最试样原始距离，mm ；L 0---试样断裂时标线间距离，mm 。
计算结果以算术平均值表示，σt 取三位有效数值，εt 取二位有效数值。
七、 注意事项
微机控制电子拉力试验机属精密设备，在操作材料试验机时，务必遵守操作规程，精力集中，认真负责。
（1） 每次设备开机前后要预热10min ，待系统稳定后，才可以进行试验工作；如果刚关机，需要再次开机，至少保证1min 的间隔时间。任何时候都不能带电插拔电源线和信号线，否则很容易电气控制部分。
（2）试验开始前，一定要调整好限位档圈，以免操作失误损坏力值传感器。（3）试验过程中，不能远离试验机。
（4）试验过程中，除停止键和急停开关外，不要按控制盒上的其他按键，否则会影响试验。
（5）试验结束后，一定要关闭所有电源。
八、思考题
（1）对于拉伸试样，如何使拉伸实验断裂在有效部分？分析试样断裂在标线外的原因。
（2）改变实验的拉伸速度会对测试结果产生什么影响？
（3）同样的PP材料，为什么测定的拉伸性能（强度、断裂伸长率、模量）有差异？
（4）试比较橡胶、塑料在应力－应变曲线中的不同？
实验五高分子材料冲击性能的测定
一、实验目的
（1）了解简支梁冲击试验机基本结构原理；
（2）熟悉简支梁冲击性试验机的基本操作；
（3）掌握实验结果处理方法，了解测试条件对测定结果的影响。
二、实验原理
材料力学性能是指在载荷（外力）作用下或载荷与环境因素（温度、介质和加载速率）联合作用下所表现的行为。强度、硬度、塑性、韧性都属于材料的力学性能。材料的力学性能决定于材料的化学成分、组织结构等内在的因素，但外在因素，如载荷性质（静载荷、冲击载荷、交变载荷）应力状态（拉、压、弯曲、剪切等）、温度、环境介质等对材料力学性能也有很大的影响。冲击强度由材料突然受到冲击而断裂时，每单位横截面积上材料所吸收的能量去度量。它反映材料耐冲击作用的能力，是一个度量材料韧性的指标。冲击强度小，材料较脆。目前我国国家标准规定的塑料冲击实验方法是摆锤法。实验时，将标准长条试样放在简支梁冲击机规定的位置上（如图5－1）然后使摆锤自由下落，冲击试样中部，冲断时所须消耗的功（即指针在校正过的标尺上的读数）除以冲击面积，就得到单位面积上材料的抗冲击功，即为冲击强度。
图5－1
三、仪器和试样
1. XJJ-5简支梁冲击试验机
技术参数
1.1摆锤能量、摆锤力矩、标度盘最小分度值表表5－1。
表5－1
1.2冲击速度，
2.9m/s
1.3摆锤预杨角160º
1.4摆轴中心到试样中心的距离221mm
1.5钳口圆角半径1mm
1.6冲击刀刃夹角30º
1.7冲击刀刃圆角半径2mm
1.8试样类型、尺寸、支撑线距离如表5－2。（单位：mm）
表5－2
2. 塑料试样
四、实验步骤
1. 试验机的机构简图如图5－2所示。
2. 根据试样破坏时所需能量选择摆锤，使试样断裂时所消耗的能量在所选摆锤总能量10％－85％的范围内。冲击摆的安装方法是将图5－2中压盖螺钉11拆下，把上连接套12安装在白轴8上，使压盖与上连套对齐，并用螺钉11再螺钉拧紧。
功能高分子材料的合成与性能测定
功能高分子材料的合成与性能测定 一、实验目的 1. 了解高吸水性树脂的基本功能及其用途； 2. 了解合成聚合物类高吸水性树脂制备的基本方法； 3. 掌握反相悬浮聚合的机理、体系组成及作用等工艺特点。 二、实验原理 高吸水性树脂（Super Absorbent Resin，SAR）又称超强吸水剂，是一种具有卓越吸水性和保水性的新型功能高分子材料，能迅速吸收是其自重成百上千倍的水分，即使加压也不滴漏，明显优于海绵、吸水纸、脱脂棉等传统吸水材料，已广泛应用于农林园艺、医疗卫生、环境保护、土木建筑、石油化工等诸多领域作为土壤改良剂、保水剂、纸尿布、卫生巾、增稠剂、脱水剂、堵水剂等。 高吸水树脂的吸水原理：高吸水树脂一般为含有亲水基团和交联结构的高分子电解质。吸水前，高分子链相互靠拢缠在一起，彼此交联成网状结构，从而达到整体上的紧固。与水接触时，因为吸水树脂上含有多个亲水基团，故首先进行水润湿，然后水分子通过毛细作用及扩散作用渗透到树脂中，链上的电离基团在水中电离。由于链上同离子之间的静电斥力而使高分子链伸展溶胀。由于电中性要求，反离子不能迁移到树脂外部，树脂内外部溶液间的离子浓度差形成反渗透压。水在反渗透压的作用下进一步进入树脂中，形成水凝胶。同时，树脂本身的交联网状结构及氢键作用，又限制了凝胶的无限膨胀。 根据原料和合成方法的不同，SAR可分为合成聚合物系、淀粉系和纤维素系等3大类，其中聚丙烯酸（盐）体系是产量最大、应用最广的一类。本实验采用丙烯酸经氢氧化钠等强碱物质处理，将—COOH转变为—COONa，再将其与少量N，N-亚甲基双丙烯酰胺共聚，形成适度交联的网络结构高分子，反应方程式如下： CH2=CH COONa + CH2=CH CONH CH2 CH2 CONH CH2CH CH2CH CONH CH2 CH2CH COONa CH2CH CONH 聚丙烯酸钠吸水树脂吸水前，高分子链相互靠拢缠绕在一起，彼此交联成网状结构。其高分子链上有强吸水基团—COONa，它在水中电离，由于—COO-基团吸附水分子的作用和基团间的静电排斥作用，可以使弯曲分子伸展，分子链间的距离增大，水分子更容易进入分子链间，使其体积膨胀。此外当—COONa发生电离后，在高分子网络结构内外产生离子浓度差，从而在网络结构内外产生渗透压，水分子在渗透压作用下向网络结构中渗透，使其体积进一步膨胀，所以聚丙烯酸钠吸水树脂具有高的吸水性和保水性。 通常，悬浮聚合是采用水作分散介质，在搅拌和分散的双重作用下，单体被分散成细小的颗粒进行的聚合。由于丙烯酸是水溶性单体，以水作为聚合介质得到的产品成块状不易粉
高分子材料性能实验指导书
实验一聚合物热变形温度、维卡软化点的测定 一、实验目的 通过实验测定高聚物维卡软化点温度，掌握维卡软化点温度测试仪的使用方法和高聚物维卡软化温度的测试方法。 二、实验原理 维卡软化温度是指一个试样被置于所规定的试验条件下，在一定负载的情况下，一个一定规格的针穿透试样1mm深度的温度。 这个方法适用于许多热塑性材料，并且以此方法可用于鉴别比较热塑性软化的性质。 图1. 维卡软化点试验装置图 三、实验仪器 维卡软化点测试仪主要由浴槽和自动控温系统两大部分组成。浴槽内又装有导热液体、试样支架、砝码、指示器、温度计等构件，其基本结构见图1。（1）传热液体：一般常用的矿物油有硅油、甘油等，最常用的是硅油。本仪器所用传热液体为硅油，它的绝缘性能好，室温下黏度较低，并使用试样在升温时不受影响。
（2）试样支架：支架是由支撑架、负载、指示器、穿透针杆等组成。都是用同样膨胀系数的材料制成。 （3）穿透针：常用的针有两种，一种是直径为1 -0。02mm +0.05mm的设有毛边的圆形平头针，另一种为正方形平头针。 （4）砝码和指示器：常用的砝码有两种，1kg和5kg；指示器为一百分表，精确度可达0.02mm。 （5）温度计：温度计测温精确度可达0.5℃,使用范围为0~360℃。 （6）等速升温控制器：采用铂电阻作感温元件与可变电压器、恒速电动机构组成。作不定时等速运动来调整可变电位器的阻值，以达到自动平衡（可变电位器调整阻值的变化即为铂电阻受热后的阻值），电桥输出信号经晶体管放大输出脉冲，推动可控管工作，并控制了加热器工作时间，以（5± 0.5）℃/6min的速度来提高浴槽温度。 （7）加热器：一个1000W功率的电炉丝直接加热传热液体。 四、试样与测试条件 （1）试样：所用的每种材料的试样最少要有2个。一般试样的厚度必须大于3mm，面积必须大于10mm×10mm 。 （2）测试条件：保持连续升温速度为（5±0.5）℃/min，并且穿透针必须垂直地压入试样，压入载荷为5kg。它是砝码和加力杆等的总和。即相应 负荷分别为9.81N和49.05N。 五、实验步骤 （1）选试样：试样可注射成型。成型后使用选取厚度大于3mm，宽和长大于10mm×10mm的试样，并要求试样表面平整，没有裂纹，没有气泡。
高分子化学实验报告
高分子化学实验报告 实验目的： 本实验旨在通过合成高分子材料聚苯乙烯（PS），探究高分子化学 的原理与制备方法。 实验原理： 聚苯乙烯是一种常见的塑料，具有良好的机械性能和耐化学腐蚀性。它是通过苯乙烯单体的自由基聚合反应制备而成的。聚合反应是一种 链式反应，包括起始、传递和终止三个步骤。在起始步骤中，通过投 入引发剂（如过氧化苯甲酰）引发苯乙烯的自由基聚合。在传递步骤中，自由基在聚合过程中转移。在终止步骤中，反应中止，形成分子 量各异的聚合物。 实验步骤： 1. 首先准备实验所需材料，如苯乙烯单体、过氧化苯甲酰等。 2. 在实验室操作台上搭建聚合反应设备，包括反应釜、冷却装置和 搅拌装置。 3. 按照一定的配方将苯乙烯单体、引发剂和溶剂加入反应釜中。 4. 打开搅拌装置，开始搅拌混合，保持适当的反应温度和时间。 5. 实验结束后，将反应混合物抽滤、洗涤清洁，并用真空干燥法将 聚苯乙烯产物制成固体。
实验结果与分析： 通过实验可得到聚苯乙烯固体产物，并通过质谱仪等仪器进行表征。经过测定，聚苯乙烯的分子量、熔点、拉伸强度等参数可以得到。根 据实验结果可以判断聚苯乙烯的合成反应达到预期效果。 实验讨论： 聚苯乙烯是一种常见的高分子材料，具有广泛的应用前景。本实验 中所使用的反应条件仅为示例，实际生产中需要根据具体要求进行优化。此外，聚苯乙烯的性能还可以通过改变反应条件、引入共聚单体 等手段进行调控。 结论： 本实验通过合成聚苯乙烯，探究了高分子化学的原理与制备方法。 通过实验我们得到了聚苯乙烯的固体产物，并对其进行了表征。该实 验有助于加深对高分子化学的理解，并为相关应用领域的研究提供了 基础。 参考文献： [1] Smith, J. M., & Johnson, D. B. (2018). Polymer Science and Technology. Academic Press. [2] Cowie, J. M. (2007). Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials. CRC Press.
高分子物理实验指导书详解
高分子物理实验指导书 合肥工业大学高分子科学与工程系 2011年6月
目录 实验一偏光显微镜观察聚合物结晶形态????????????1 实验二膨胀计法测定聚合物玻璃化温度????????????4 实验三粘度法测定高聚物分子量???????????????7 实验四聚合物熔融指数的测定???????????????13 实验五聚合物应力应变曲线的测定?????????????17
实验一偏光显微镜观察聚合物结晶形态 一、实验目的 了解偏光显微镜的结构及使用方法；观察聚合物的结晶形态，以加深对聚合物结晶形态的理解。 二、实验原理 聚合物的结晶受外界条件影响很大，而结晶聚合物的性能与其结晶形态等有密切的关系，所以对聚合物的结晶形态研究有着很重要的意义。聚合物在不同条件下形成不同的结晶，比如单晶、球晶、纤维状晶等等，面其中球晶是聚合物结晶时最常见的一种形式。球晶可以长得比较大，直径甚至可以达到厘米数量级。球晶是从一个晶核在三维方向上一齐向外生长而形成的径向对称的结构，由于是各向异性的，就会产生双折射的性质。因此，普通的偏光显微镜就可以对球晶进行观察，因为聚合物球晶在偏光显微镜的正交偏振片之间呈现出特有的黑十字消光图形。 偏光显微镜的最佳分辨率为200nm，有效放大倍数超过500-1000倍，与电子显微镜、X射线衍射法结合可提供较全面的晶体结构信息。球晶的基本结构单元是具有折叠链结构的片晶，球晶是从一个中心(晶核)在三维方向上一齐向外生长晶体而形成的径向对称的结构，即一个球状聚集体。 光是电磁波，也就是横波，它的传播方向与振动方向垂直。但对于自然光来说，它的振动方向均匀分布，没有任何方向占优势。但是自然光通过反射、折射或选择吸收后，可以转变为只在一个方向上振动的光波，即偏振光(如图1-1，箭头代表振动方向，传播方向垂直于纸面)。 a) b) 图1-1 自然光和线偏振光的振动现象 a) 自然光b) 线偏振光 一束自然光经过两片偏振片，如果两个偏振轴相互垂直，光线就无法通过了。光波在各向异性介质中传播时，其传播速度随振动方向不同而变化，折射率值也随之改变，一般都发生双折射，分解成振动方向相互垂直、传播
高分子实验
实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 ----有机玻璃的制备及其熔融指数的测定 实验项目性质：综合性 实验计划学时：12学时 一、实验目的 1.了解自由基本体聚合的特点和实施方法； 2.熟悉有机玻璃的制备方法，了解其工艺过程。 3.了解熔融指数的结构和使用方法； 4.掌握高聚物熔融指数的测量原理。 二、实验原理 本体聚合是指单体仅在少量的引发剂存在下进行的聚合反应，或者直接在热、光和辐射作用下进行的聚合反应。本体聚合具有产品纯度高和无需后处理等优点，可直接聚合成各种规格的型材。但是由于体系黏度大，聚合热难以散去，反应控制难，导致产品发黄，出现气泡，从而影响产品质量。 本体聚合进行到一定程度，体系黏度大大增加，大分子链的移动困难，而单体分子的扩散受到的影响不大。链引发和链增长反应照常进行，而增长链自由基的终止受到限制，结果使得聚合反应速度增加，聚合物分子量变大，出现所谓的自动加速效应。更高的聚合速率导致更多的热量生成，如果聚合热不能及时散去，会使局部反应“雪崩”式地加速进行而失去控制。因此，自由基本体聚合中，控制聚合速率使聚合反应平稳进行是获得无瑕疵型材的关键。 聚甲基丙烯酸甲酯由于有庞大的侧基存在，为无定形聚合物，具有高度的透明性，可见光透光率为90%~93%，因此由称有机玻璃。它的密度小（1.18g/cm3），耐低温性能好，在-183~60℃冲击强度几乎没有变化，且其电性能优良，是航空工业和光学仪器制造业的重要材料。有机玻璃表明光滑，在一定曲率内光线可在其内部传导而不逸出，因此在光导纤维领域得到应用。但是其耐候性差、表明易磨损，可使其与苯乙烯等单体共聚来改善耐磨性。 有机玻璃是通过甲基丙烯酸甲酯的本体聚合制备的，甲基丙烯酸甲酯的密度（0.94g/cm3）小于聚合物的密度，在聚合过程中出现明显的体积收缩。为了避免体积收缩和有利于散热，工业上往往采用二步法制备。在过氧化苯甲酰引发下，甲基丙烯酸甲酯聚合初期平稳反应，当转化率超过20%之后，聚合体系黏度增加，聚合速率明显加快。此时应停止第一阶段反应，将聚合浆液转移到模具中，低温反应较长时间。当转化率达到90%以上后，聚合物已经成型，可以升温使单体完全聚合。
高分子化学实验指导书
高分子化学实验指导书 福州大学材料科学与工程学院 高分子材料工程系 2006.7
目录 实验一膨胀计法测定甲基丙烯酸甲酯本体聚合反应速率实验二苯乙烯的悬浮聚合 实验三溶液聚合法制备聚醋酸乙烯酯 实验四聚乙烯醇缩醛（维尼纶）的制备 实验五醋酸乙烯酯的乳液聚合
实验一 膨胀计法测定甲基丙烯酸甲酯本体聚合反应速率 一、实验目的 1、掌握膨胀计的使用方法。 2、掌握膨胀计法测定聚合反应速率的原理。 3、测定甲基丙烯酸甲酯本体聚合反应平均聚合速率，并验证聚合速率与单体浓度间的动力学关系。 二、基本原理 1、聚合机理 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合是按自由基聚合反应历程进行的，其活性中心为自由基。自由基聚合是合成高分子化学中极为重要的反应，其合成产物约占总聚合物的60%、热塑性树脂的80%以上，是许多大品种通用塑料、合成橡胶和某些纤维的合成方法。甲基丙烯酸甲酯的自由基聚合反应包括链的引发、链增长和链终止，当体系中含有链转移剂时，还可发生链转移反应。其聚合历程如下： C O O C O 2 C O O C O O CH 2 C CH 3 COOCH 3 C O O CH 2 C CH 3 COOCH 3 C O O CH 2 CH 3 COOCH 3 CH 2 C CH 33 C O O CH 2 CH 3 COOCH 3 CH 2 C CH 3 3 CH 2 C CH 3 COOCH 3 CH 2 C CH 3 3 2 CH 2 C CH 3 COOCH 3CH 2 CH 3 3 CH 2 C CH 3 3 2 CH 2 C CH 3 3CH CH 3 3 H 自由基聚合反应通常可采用本体、溶液、悬浮、乳液聚合四种方式实施。其中，本体聚合是不加其它介质，只有单体本身在引发剂或催化剂、热、光作用下进行的聚合，又称块状聚合。本体聚合纯度高、工序简单，但随聚合的进行，转化率提高，体系黏度增大，聚合热难以散出，同时长链自由基末端被包裹，扩散困难，自由基双基终止速率大大降低，致使聚
高分子化学实验指导书--2013.1
实验一聚丙烯酰胺的制备 一、实验目的 1. 了解自由基聚合的基本原理； 2. 掌握丙烯酰胺水溶液聚合的原理和方法； 二、实验原理 溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当的溶剂中，在溶液状态下进行的聚合反应。与本体聚合相比，溶液聚合体系粘度小，传质和传热容易，聚合反应温度容易控制，不易发生自动加速现象。而且由于高分子浓度低，不易发生向高分子的链转移反应，因而支化产物少，产物分子量分布较窄；缺点是单体被稀释，聚合反应速率慢，产物分子量较低，而且如果产物不能直接以溶液形式应用，还需增加溶剂分离与回收后处理工序，加之溶液聚合的设备庞大，利用率低，成本较高。 溶液聚合在工业上常用于合成可直接以溶液形式应用的聚合物产品，如胶粘剂、涂料、油墨等，而较少用于合成颗粒状或粉状产物。 聚丙烯酰胺(PAM)外观是白色固体，易吸附水分和保留水分，可以任意比例溶于水，不溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、脂肪烃和芳香烃。聚丙烯酰胺水溶液粘度随浓度的增加而急剧上升，浓度超过10%时就形成凝胶体。聚丙烯酰胺是一种水溶性高分子材料，目前广泛应用于造纸、选矿、油田开发、污水处理等。本实验是采用丙烯酰胺在过硫酸铵的引发下合成聚丙烯酰胺，反应方程如下： CH2=CH CONH2[CH2CH CONH2 ] (NH4)2S2O8 n n 随着反应的进行，分子链增长，当分子链增长到一定程度，即可通过分子间的相互交替形成网络结构，使溶液的粘度明显增加。 三、仪器与试剂 1. 仪器 恒温水浴1套 电动搅拌器1套 量筒（10mL）1个 分析天平1台 烧杯（50mL、100mL）各1个 2. 试剂 丙烯酰胺10.0 g 过硫酸铵0.050g
高分子物理实验报告
高分子物理实验报告 高分子物理实验报告 引言： 高分子物理是研究高分子材料的结构、性质和行为的学科。本实验旨在通过实 验方法，对高分子材料的一些基本性质进行探究，以加深对高分子物理的理解。实验一：高分子材料的熔融流动性 材料：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP） 方法：将PE和PP分别切成小块，放入两个不同的容器中，通过加热使其熔化，观察其流动性。 结果：PE在加热后迅速熔化，并呈现出较大的流动性，而PP则需要较高的温 度才能熔化，且流动性较小。 结论：高分子材料的熔融流动性与其分子结构有关，分子链间的相互作用力越强，熔融温度越高，流动性越小。 实验二：高分子材料的拉伸性能 材料：聚酯（PET）、聚氯乙烯（PVC） 方法：将PET和PVC分别切成薄片状，用拉力试验机进行拉伸测试，记录其拉 伸强度和断裂伸长率。 结果：PET具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，而PVC的拉伸强度较低，断裂 伸长率也较小。 结论：高分子材料的拉伸性能与其分子链的排列方式、分子量以及交联程度等 因素有关，分子链越有序，交联程度越高，拉伸强度越大，断裂伸长率越小。 实验三：高分子材料的热稳定性
材料：聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC） 方法：将PS和PC分别切成小块，放入热风箱中进行热稳定性测试，记录其质 量损失。 结果：PS在高温下易分解，质量损失较大，而PC在相同条件下质量损失较小。结论：高分子材料的热稳定性与其分子链的稳定性有关，分子链越稳定，热稳 定性越好，质量损失越小。 实验四：高分子材料的玻璃化转变温度 材料：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙烯醇（PVA） 方法：将PMMA和PVA分别切成小块，通过差示扫描量热法（DSC）测试其玻璃化转变温度。 结果：PMMA的玻璃化转变温度较高，而PVA的玻璃化转变温度较低。 结论：高分子材料的玻璃化转变温度与其分子链的自由度有关，分子链越自由，玻璃化转变温度越低。 结论： 通过以上实验，我们可以看到不同高分子材料在熔融流动性、拉伸性能、热稳 定性和玻璃化转变温度等方面表现出不同的特性。这些特性与高分子材料的分 子结构、分子链的排列方式、分子量以及交联程度等因素密切相关。深入了解 高分子物理的基本性质对于高分子材料的应用和开发具有重要意义。
高分子材料学实验指导书
《高分子材料及助剂》 实验指导书 适用专业:材料科学与工程 课程代码: 6000409 总学时: 40 总学分: 2.5 编写单位:材料科学与工程学院 编写人:陈宝书 审核人: 审批人:
目录 高分子材料学课程力学综合实验 实验一塑料拉伸实验 (2) 实验二塑料冲击实验 (5) 实验三塑料硬度实验 (9)
实验一塑料拉伸实验 一、实验目的和任务 1．测定聚乙烯材料的屈服强度，拉伸强度和断裂伸长率，并绘制应力—应变曲线； 2．观察结晶性高聚物的拉伸特征； 3．掌握高聚物的静载拉伸实验方法。 二、实验仪器、设备及材料 1．电子万能实验机 2．游标卡尺一把 3．试样（高密度聚乙烯HDPE，标准哑铃试条若干） 三、实验原理 1．应力“应变曲线 本实验是在规定的实验温度、湿度及不同的拉伸速度下，于试祥上沿纵轴方向施加静态拉伸载荷，以测定塑料的力学性能。拉伸样条的形状如图1—1所示。 拉伸实验是最常用的一种力学实验，由实验测定的应力－应变曲线，可以得出评价材料性能的屈服强度(σ屈)，断裂强度(σ断)和断裂伸长率(ε断)等表征参数，不同的高聚物、不同的测定条件，测得的应力—应变曲线是不同的。 图1—1 拉伸试样形状 P一拉力，L0一拉伸长度 结晶性高聚物的应力—应变曲线分三个区域如图1—2所示。 图1—2 高聚物的应力—应变曲线 (1)OA段曲线的起始部分，近平是条直线，试样被均匀拉长，应变很小，而应力增加很快，呈普弹变形，是由于分子的键长、键角以及原子间距离的改变所引起的，其变形是可逆的，应力与应变之间服从虎克定律，即： σ＝Eε
式中σ－应力 ε－应变 E－弹性模量 A为屈服点，A点所对应力叫屈服应力(σ屈)或屈服强度。 (2)BC段到达屈服点A后，试样突然在某处出现一个或几个“细颈”现象，出现细颈部分的本质是分子在该处发生了取向的结晶，该处强度增大，故拉伸时细颈不会再变细拉断，而是向两端扩展，直至整个试样完全变细为止，此阶段应力几乎不变，而变形却增加很多。 (3)CD段被均匀拉细后的试样，再度变细即分子进一步取向，应力随应变的增加而增大，直到断裂点D，试样被拉断，对于D点的应力称为强度极限，是工程上重要指标，即抗拉伸强度或断裂强度σ断，其计算公式如下： σ断＝P/（b×d）（MPa） 式中P－最大破坏载荷，N； b－试样宽度，mm； d－试样厚度，mm。 断裂点D，可能高于或者低于屈服点A 断裂伸长率ε断是材料在断裂时相对伸长，ε断按下式计算 ε断＝（L－L0）/L0×100％ 式中L0－试样标距间距离 L－试样拉断时标距间距离 2．玻璃态高聚物拉伸时曲线发展的几个阶段 (1)屈服前区 曲线的起始部分近乎是条直线，试样被均匀拉长，应变很小，而应力增加很快，呈普弹形变，服从虎克定律，σ＝Eε，应力随着应变增加而上升，这是因为外力使键长键角以及原子间距离改变而使大分子间存在的大量物理交联点发生形变所致，当外力解除后，这个形变可立即回复。 (2)屈服区 继续拉伸，曲线开始变弯，出现转折点为屈服点阶段，外力使大分子链间旧有交联点遭到破坏。 (3)延伸区 材料屈服以后，再被拉伸，从曲线上可以看出应力基本不变，而形变很大，这是由于在外力作用下，强迫大分子链运动，分子重新构象，而且运动的范围可以很大，大分子链沿外力作用方向可能被拉直。 (4)增强区 随着拉伸过程的进行，取向拉直的大分子链之间断裂的物理交联点逐步增加，若使材料再神长，只有用更大的力才能使分子之间产生滑移，致使形变应力重新增加，曲线急转向上，直至材料断裂。 3．影响高聚物机械强度的因素 (1)大分子链的主价链，分子间力以及高分子链的柔性等是决定高聚物机械强度的主要内在因素 (2)在加工过程中所留下来的各种痕迹如成型制品表层及内部冷却速度不一致，表面先凝固，内部仍处于高热状态，产生一种阻止表面形成完整表皮结构的内应力，使得外表皮上出现许多龟裂，整个物体冷却后，这些龟裂以裂缝、结构不均匀的细纹凹陷、真空泡等形式留在制品表面或内层。此外，由于混料及塑化不均，以及引进微小气泡或各种杂质等，这些隐患均成为制件强度的薄弱环节。 (3)环境温度、湿度及拉伸速度等对机械强度有着非常重要的影响，塑料是属于高弹性材料，它的力学松弛过程对拉仲速度和环境温度非常敏感。升高温度使分子链段的热运动加强，松弛过程进行的较快，拉伸时表现较大的变形和较低的强度；低速拉伸时，由于速度慢，外力作用持续的时间长，分子链来得及取向位移．进行重排，所以，试样表现出较大的变形和较低的强度，因此，降低拉伸速度和增加实验温度的结果是等效的。
高分子物理实验指导书
高分子物理实验指导书 一、实验目的 本实验旨在通过实践，加深对高分子物理性质的理解和掌握，培养实验操作和数据分析的能力。 二、实验原理 1. 高分子材料的基本性质 2. 高分子结构与性能的关系 3. 高分子物理性质的测量方法 4. 高分子材料的结晶与玻璃化过程 三、实验仪器与材料的准备 1. 热分析仪（例如差示扫描量热仪） 2. 动态力学分析仪（DMA） 3. 红外光谱仪 4. 多用途实验台 5. 高聚物样品（例如聚丙烯、聚苯乙烯等） 四、实验步骤 1. 热分析法测定热稳定性 a) 将高聚物样品制备成适当形状的试件
b) 将试件放入差示扫描量热仪中，设置合适的温度范围和升温速 率 c) 记录热分析曲线，分析高聚物的热稳定性 2. 动态力学分析法测定力学性能 a) 制备高聚物样品的拉伸试件或剪切试件 b) 将试件放入DMA中，设置合适的测试条件（如频率、应变等） c) 测量高聚物的模量、损耗因子等力学性能参数 3. 红外光谱法表征结构 a) 制备高聚物样品的薄膜 b) 将样品放入红外光谱仪中，记录红外光谱图 c) 分析红外光谱图，了解高聚物的官能团及结构特征 4. 结晶与玻璃化过程的研究 a) 选取合适的高聚物样品 b) 制备样品的不同状态（如非晶态、部分结晶态） c) 运用热分析仪和DMA，研究高聚物的结晶和玻璃化过程 五、实验数据处理和分析 根据实验结果，进行数据分析和统计，并撰写实验报告。报告中应 包括实验目的、原理、实验步骤、数据分析和结论等。
六、实验安全注意事项 1. 实验过程中需佩戴安全眼镜和实验服，注意防护措施。 2. 高温仪器需要注意烫伤风险，操作时要小心轻放。 3. 在红外光谱仪操作时，注意避免样品因氧化或污染造成误差。 七、实验结果示例 1. 热分析曲线示意图 2. DMA测量的力学性能曲线示意图 3. 红外光谱图示例 以上，为了更好地展示实验指导书的排版要求和格式美观，请以实际文字替代示例图片。 八、实验总结 通过本实验，我们深入了解了高分子物理性质的测量方法和性能特征。实验结果表明，热分析法、动态力学分析法和红外光谱法对于研究高聚物的热稳定性、力学性能和结构特征非常有用。我们通过对实验数据的分析和讨论，进一步加深了对高分子物理的认识，并提高了实验操作和数据处理的能力。 注意事项：在实施实验时，请严格按照实验操作步骤和安全措施进行。实验中遇到任何问题，请及时向实验教师或指导人员寻求帮助。
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
高分子材料成型工艺实验指导书
福建工程学院 高分子材料成型工艺课程实验指导书学生姓名：____________ 班级：____________ 学号：____________ 指导教师：____________ 材料科学与工程学院 2019.2
实验一PVC混合配制实验 1. 实验目的 1.1了解聚氯乙烯塑料的组成,各组分作用原理及配制方法； 1.2初步掌握聚氯乙烯塑料的配料、混合与塑炼工艺； 1.3 了解高速混合机、双辊开放式炼塑机工作原理及操作技能。 2. 实验原理 PVC是应用很广泛的一种通用树脂之一，单纯的PVC树脂是较刚硬的原料，其熔体粘度大，流动性差，虽具有一般非晶态线型聚合物的热力学状态，但T g~T f 范围窄，对热不稳定，在成型加工中会发生严重的降解，放出氯化氢气体、变色和粘附设备。因此在成型加工之前必须加入热稳定剂、加工改性剂、抗冲改性剂等多种助剂。PVC成型的生产包括下列工序：①混合按一定配方称量PVC及各种组分，按一定的加料顺序，将各组分加入到高速混合机中进行混合；②双辊塑炼拉片用双辊炼塑机将混合物料熔融混合塑化，得到组成均匀的成型用PVC片材。 硬质PVC，可以制透明的或不透明的两种类型。硬聚氯乙烯塑料的配制是在PVC树脂中加入适量的稳定剂和少量的增塑剂(或不加增塑剂)及其他添加剂,构成多组分的体系。软质PVC需要加入25份以上的增塑剂。 混合是利用对物料加热和搅拌作用，使树脂粒子在吸收液体组分时，同时受到反复撕捏、剪切，形成能自由流动的粉状掺混物。塑炼是使物料在黏流温度以上和较大的剪切作用下来回折叠、辊压，使各组分分散更趋均匀，同时驱出可能含有水分等挥发气体。PVC混合物经塑炼后，可塑性得到很大改善，配方中各组分的独特性能和它们之间的“协同作用”将会得到更大发挥，这对下一步成型和制品的性能有着极其重要的影响。因此，塑炼过程中与料温和剪切作用有关的工艺参数、设备物性（如辊温、辊距、辊速、时间）以及操作的熟练程度都是影响塑炼效果的重要因素。 3. 实验原材料和仪器设备 3.1 原材料 （1）树脂及改性剂PVC树脂的聚合度对塑料制品的性能影响很大,一般相对分子质量越大,则物理力学性能及耐热性能越好,但成型加工困难。为了配制透明的和不透明的两种类型板材，按PVC树脂的加工性和硬板的一般用途，选用分子量适当、颗粒度大小分布较窄的悬浮聚合松型树脂为宜。这类树脂含杂质少、流动性较好、有较高的热变形温度和耐化学稳定性，成本也较低廉。 由于硬质PVC塑料制品冲击强度低，在板配方中加入一定量的改性剂，如甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物（MBS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物（ABS）和氯化聚乙烯（CPE）等可弥补其不足。冲击改性剂的特点是：与PVC有较好的相容性，在PVC基质中分散均匀，形成似橡胶粒子相，如甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物（MBS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物（ABS）和丙烯酸酯类共聚物（ACR）或弹性网络（如CPE）。 具有两相结构材料的透明性取决于两相的折射率是否接近。如两相折射率不相匹配，光线会在两相的界面产生散射，所得制品不透明。当抗冲改性剂粒子足够小时，也能使PVC硬板显示优良的透明性和冲击韧性。当然，PVC配方中其他添加剂（如润滑剂、稳定剂、着色剂等）的类型与含量对折射率的匹配也有明显的影响，需全面考查调配，才能实现最佳透明效果。 （2）稳定剂为了防止或延缓PVC树脂在成型加工和使用过程中受光、热、氧的作用而降解，配方中必须加入适当类型和用量的稳定剂。常用的有：铅盐化合物、有机锡化合物、金属盐及其复合稳定剂等类型和用量的稳定剂。各类稳定剂的稳定效果除本身特性外，还受其他组分、加工条件影响。 铅盐稳定剂成本低、光稳定作用与电性能良好，不存在被萃取，挥发或使热变形温度下降等问题。但比重大、有毒、透明性差，与含硫物质或大气接触易受污染。仅适用于透明性、毒性和污染性不是主要要
高分子材料成型加工实验讲义
高分子成型加工实验 上海工程技术大学 化学化工学院高分子材料与工程系 二OO六年七月十八日
实验一橡胶的配方设计 一、实验目的 要求学生按照橡胶的使用条件和性能要求的不同，进行橡胶的配方设计。熟悉橡胶各种配方的换算。 二、胶料配方组成 硫化胶料一般是由橡胶和各种配合剂组成。根据配方要求不同，而有不同的橡胶品种和配合剂的选用和用量配比。 配方组成通常包括基本配合组成、常用配合组成和特殊配合组成三类。配方中除橡胶弹性体及其并用物外，配合剂基本配合组成必须包含有硫化剂、促进剂、活性剂和补强剂（炭黑）、软化剂。常用配合组成除基本配合组成外，尚包含耐热、氧、臭氧、防老剂、白色补强剂、填充剂、分散剂、填料活性剂和偶联剂等。特殊配合组成则添加某些特殊性能要求的配合材料如交联剂、抗静电剂、紫外线吸收剂、防霉剂、阻燃剂和增粘剂。 基本配方中一般配合剂组成不多，特别是对生胶性能鉴定的基本配方，要求少受配合剂的干扰，性能反应敏感。如天然橡胶鉴定配方为：生胶100，硫黄3，氧化锌5，促进剂M 0.7,硬脂酸0.5。合成橡胶使用的基本性能鉴定配方因胶种不同而异。基本配方至少包括生胶、硫化剂、促进剂、活性剂、补强剂、软化剂、防老剂。合成橡胶因在制造过程中已加有稳定剂，可不需添加防老剂。配方以生胶为100份（质量），其它配合剂用量相应地都以质量数来表示。基本配方通例组成为：生胶100，硫黄1.0-2.5，促进剂0.5-1.5，氧化锌3-5，硬脂酸0.5-2.0，炭黑40-50，防老剂0.25-1.5。 以下是橡胶中常见配合剂介绍。 常见硫化剂：硫磺；硫化促进剂：常采用两种促进剂：不同的促进剂同时使用，是因为它们的活性强弱及活性温度有所不同，在硫化时将使促进交联作用更加协调，充分显示促进效果；助促进剂：即活性剂，在炼胶和硫化过程中起活化作用；防老剂：多为抗氧剂，用来防止橡胶大分子因加工及其后的应用过程的氧化降解作用，以达到稳定的目的；填充剂：多为碳酸钙，有增容降成本作用，其用量多少也影响制品的硬度和力学强度；机油：作为橡胶软化剂，可改善混炼加工性能和制品柔软性。 三、胶料配方设计
高分子实验报告
高分子实验报告 一、实验目的 本实验旨在通过合成高分子材料，了解高分子合成的基本原理和实 验操作方法，并通过实验结果的分析，探究高分子材料的性质和应用。 二、实验原理 高分子合成是通过聚合反应将单体分子（或多聚体分子）连接起来 形成较大分子量的聚合物的过程。常用的高分子合成方法包括聚合反 应和缩聚反应等。聚合反应通常是指开环聚合和链聚合两种方式，其 中开环聚合以环氧树脂为代表，链聚合以聚酯、聚氨酯、聚丙烯、聚 苯乙烯等为代表。 三、实验步骤 1. 实验材料准备：根据实验需要，准备所需高分子材料、溶剂、催 化剂、催化剂活化剂等。 2. 实验装置准备：准备好反应容器、热源、搅拌器、温度控制装置 等实验装置。 3. 实验条件设置：根据实验需要，设置反应温度、反应时间、搅拌 速度、配比比例等实验条件。 4. 实验操作步骤：按照预设实验条件，依次将原料加入反应容器中，并进行反应。注意控制反应温度和反应时间。
5. 实验产物处理：根据实验需要，对实验产物进行过滤、洗涤、干燥等处理步骤。 6. 实验结果分析：使用合适的理化性质测试方法，对实验产物的性质进行分析和测试，如分子量测定、热性能测试等。 四、实验结果及分析 根据实验操作步骤，我们成功合成了聚合物材料，并对其进行了性质测试。实验结果显示，合成的高分子材料具有良好的热稳定性、机械强度和耐腐蚀性，适用于制备电子器件、涂料、塑料等方面。 五、实验总结 通过本实验，我们深入了解了高分子合成的基本原理和实验操作方法。合成的高分子材料具有较好的性能，说明实验操作正确、条件合适。然而，在实验过程中，仍然遇到了一些问题，如反应温度控制不准确、产物处理不彻底等，需要进一步改进实验方法。 六、参考文献 [1] 张三, 李四. 高分子化学实验室教程. 北京: 化学工业出版社, 20XX. [2] 王五. 高分子材料制备与应用. 北京: 科学出版社, 20XX. 以上即为高分子实验报告的内容，通过本次实验，我们深入了解了高分子合成的原理和操作方法，得到了合成材料的实验结果，并对实
《高分子材料与工程专业综合性实验》教学大纲
《高分子材料与工程专业综合性实验》教学大纲 一、基本信息 课程代码： 实验课程名称：专业综合性实验 英文名称：ComprehensiveExperiments 课程总学时：64总学分:2 实验学时:64 适用对象：高分子材料与工程专业 二、实验课程的性质与任务 《综合实验》是一门独立的实验课程。学生经过本科前二年“无机化学实验、有机化学实验、物理化学实验、分析化学实验、高分子化学实验及高分子物理实验”的课程训练，学习了“高分子化学、高分子物理及高分子材料加工”等基本理论，掌握了基本实验知识、实验技能，以及简单的综合实验、设计实验技能的基础上，所开设的一门专业综合实验课程。 三、实验教学目的与要求 该课程与科学研究或产品开发等实际应用有机地结合起来，其目的在于将学过的理论知识与实验知识及技能融会贯通，进一步培养学生文献检索、资料搜集整理、实验设计、实际操作等实践能力,特别是综合运用知识和创新的能力；同时培养学生的学习兴趣以及解决科研实际问题的能力。 四、考核办法和成绩评定标准 考查,根据学生的实验预习报告、实验纪律、实验动手能力及实验报告结果，进行综合评定。 五、实验指导书（小四黑体） 自定实验内容及参考浙江大学、南京大学、北京大学、兰州大学主编，《综合化学实验》，高等教育出版社，2001年 六、实验项目、内容与要求（小四黑体） 实验一高温硫化硅橡胶的制备与性能 实验类型：综合实验 实验学时：32 每组人数：2 实验目的和要求： 1 .掌握原料的选择，填料的选择，硫化剂的选择 2 .掌握加工工艺的选择，工艺条件优化 3 .掌握产品性能的表征如硫化时间、硬度、拉伸强度、冲击强度
功能高分子材料教案
功能高分子材料教案 教案标题：功能高分子材料教案 教案目标： 1. 了解功能高分子材料的定义、特点和应用领域。 2. 掌握功能高分子材料的制备方法和相关实验技术。 3. 培养学生的实验操作能力和科学研究意识。 4. 培养学生的团队合作和创新思维能力。 教材参考： 1. 《高分子材料与化学》（作者：XXX） 2. 《高分子材料实验教程》（作者：XXX） 教学内容： 1. 功能高分子材料的定义和特点 a. 介绍功能高分子材料的概念和基本特点，如高分子链结构、功能化基团等。 b. 探讨功能高分子材料的应用领域，如电子器件、生物医学、能源等。 2. 功能高分子材料的制备方法 a. 热聚合法：介绍热聚合法的原理和步骤，并结合实例进行讲解。 b. 溶液聚合法：介绍溶液聚合法的原理和步骤，并结合实例进行讲解。 c. 其他制备方法：如溶胶-凝胶法、电化学合成等，简要介绍其原理和应用。 3. 相关实验技术 a. 高分子材料的表征技术：介绍常用的高分子材料表征方法，如红外光谱、 核磁共振等。 b. 功能高分子材料的性能测试：介绍常用的性能测试方法，如力学性能测试、
热性能测试等。 c. 实验安全与操作规范：强调实验室安全意识和正确的实验操作规范。 教学步骤： 1. 导入：通过引入一个与功能高分子材料相关的实际案例或问题，激发学生的 兴趣和思考。 2. 知识讲解：结合教材内容，系统地讲解功能高分子材料的定义、特点、应用 领域以及制备方法。 3. 实验演示：通过实验演示，展示功能高分子材料的制备过程和相关实验技术。 4. 实验操作：组织学生进行功能高分子材料制备实验，引导学生掌握实验操作 技巧和注意事项。 5. 实验结果分析：学生根据实验结果，进行数据分析和结果解释，培养科学研 究意识和实验数据处理能力。 6. 总结与讨论：引导学生总结本节课的重点内容，并展开讨论，加深对功能高 分子材料的理解和应用。 教学评估： 1. 实验报告：要求学生根据实验结果撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、结果和分析等内容。 2. 小组讨论：组织学生进行小组讨论，探讨功能高分子材料的应用前景和未来 发展方向。 3. 知识检测：通过课堂提问、小测验等方式，检测学生对功能高分子材料相关 知识的掌握情况。 教学资源：
高分子物理实验教学设计
高分子物理实验教学设计 一、实验目的 本实验旨在让学生了解高分子物理实验的基本概念和实验过程，加深学生对高 分子物理学的理解和掌握。 二、实验原理 高分子物理实验是一种探索性的实验，通过对高分子材料的物理特性进行实验 研究，了解高分子材料的性质，如力学性质、热学性质、光学性质等，以及高分子材料的结构和形态。 实验中涉及到的知识点有：高分子的合成、聚合、加工和改性、高分子材料的 物理和化学特性、高分子的结构与形态分析。 三、实验器材与试剂 1.共聚物体系：丙烯酸甲酯和丙烯酸二甲酯、过硫酸铵、过硫酸钠、石 油醚、环己酮、环氧丙烷等试剂； 2.稳态流变仪； 3.省略。 四、实验步骤 4.1 实验一：聚合反应 1.取一定量的丙烯酸甲酯和丙烯酸二甲酯，加入稳态流变仪的反应釜内， 在旋转过程中，在4℃下缓慢加入已经混合好的过硫酸钠和过硫酸铵的溶液； 2.加入过硫酸钠和过硫酸铵之后，稳定流变仪反应釜维持旋转，升温至 85℃反应6小时；
3.反应后，将得到的共聚物体系用石油醚和环己酮洗涤3次，静置过滤 干燥或真空干燥。 4.2 实验二：高分子合成材料力学性能测试 1.切割共聚物样品，制作成标准测试样品； 2.将制作好的测试样品放置到测试机器的夹具上，进行拉伸强度、断裂 伸长、弹性模量等力学性能测试； 3.记录实验数据并进行分析和处理。 4.3 实验三：高分子合成材料热学性能测试 1.操作共聚物样品，将其放置到示差扫描量热仪中，进行热衰减等特定 条件下的热分析； 2.记录和分析实验数据。 五、实验教学注意事项 1.实验室必须保持干净整洁，实验器材需要提前进行充分清洁和消毒； 2.实验过程中，必须遵守实验室安全准则； 3.实验操作需要认真仔细，注意安全。 六、实验教学效果评价 通过这一实验，学生能够学习到高分子合成、性质等相关知识，并能够通过实验操作过程中提升实验技能。这对学生未来的实验实践和科研工作有十分重要的意义。同时，在实验教学效果评价方面，建议采取以下三方面考核内容： 1.实验报告（40%）：要求完成一份详尽的实验报告，包含实验原理、 实验操作记录、实验数据分析等内容，报告格式需符合规范要求； 2.实验成果展示（30%）：要求学生通过实际操作，制作出高质量的高 分子合成材料及其性能测试结果；
2高分子材料压缩强度测定
实验 2 高分子材料压缩强度测定 一、实验目的 1、测定高分子材料的压缩性能，确定材料的压缩强度，压缩模量，压缩应变； 2、掌握高聚物的压缩性能实验方法。 二、实验原理 本实验是在规定的实验温度、湿度、加力速度下，在试样上沿轴向方向施加静态压缩负荷，以测定高分子材料的力学性能。 压缩实验是最常见的一种力学实验，压缩性能实验测定是把试样置于万能试验机的两压板之间，并在沿试样两端面的主轴方向，以恒定速率施加一个可以测量的大小相等方向相反的力，使试样沿轴向方向缩短，而径向方向增大，产生压缩变形，直到试样破裂或变形达到预告规定的例如25%的数值为止。施加的负荷由试验机上直接读得，并按下式计算其压缩应力： （T = P/F 式中T――压缩应力，MPa P――压缩负荷，N ; 2 F――试样原始横截面积，mm 。 压缩屈服应力指应力―应变曲线上第一次出现应变增加而应力不增加的转折点（屈服点）对应的应力，以MPa 表示。 压缩强度指在压缩试验中试样承受的最大压缩应力，以MPa 表示，它不一定是试样破坏瞬间所承受的压缩应力。 定应变压缩应力指规定应变时的压缩应力，即与应变为25% 时对应的应力值，以MPa 表示。 试样在压缩负荷作用下高度的改变量称为压缩变形，按下式计算： A H=H 0-H 式中A H 试样的压缩形变，mm ; H o――试样原始高度，mm ； H ――压缩过程中任何时刻试样的高度，mm。 试样的压缩变形除以试样原始高度为压缩应变s,计算式如下： £=H/ H o 式中s试样压缩应变； A H 试样的压缩形变，mm ; H o――试样原始高度，mm ; H ――压缩过程中任何时刻试样的高度，mm。 压缩模量指在应力一应变曲线的线性范围内，压缩应力与压缩应变的比值，以MPa 表示，取应力一应变直线上两点的应力差与对应的应变之比，按下式计算： E=（ T2- T1）/（ s2- s1） 式中E――试样的压缩模量，MPa