实验3
《纤维化学与物理》课程教学模式改革模拟实验——
实验三、双折射法测试纤维的取向度实验
一、实验目的
高分子及其链段本身具有较大的长度,因此在空间上必然指向一定的方向。当高分子链段在空间随机取向时,由概率论可知,此时分子或分子链段指向各个方向的几率是相同的。在宏观上,高分子的这种取向方式使高分子聚合物在各个方向上呈现相同的品质,即各向同性性质。高分子链段也可能沿某些方向规整地周期性排列,从而形成高分子晶体。在一些条件下如外力、流动等,相当数量的高分子链段会平行指向同一方向,由此形成的高分子聚集态结构被称作取向态结构。高分子链段平行地向同一方向排列的现象叫做高分子聚合物的取向。
二、实验原理
1.高分子聚合物中分子链的取向度
1.1 高分子聚合物的取向
由于高分子聚合物取向后多数分子链段指向同一个方向,在这一方向上,高分子聚合物的宏观性能显然与其他方向存在差异,材料呈各项异性性质。在力学性能上,取向方向的强度、刚度会明显提高,而与之垂直方向上的强度和刚度则可能会降低。在光学性能上,高分子聚合物的取向导致双折射现象的出现。热性能上,热膨胀系数在取向和非取向方向上不同。
高分子聚合物在外力作用下的取向有两种方式:单轴取向和双轴取向。
单轴取向:高分子聚合物在单一方向上被外力拉伸;聚合物的长度增加,厚度和宽度减小。分子链受外力的影响指向受力方向。
双轴取向:外力在两个互相垂直的方向拉伸高分子聚合物。聚合物的在受力方向的长度增加,厚度减小,高分子链段相对于拉伸平面平行排列,在拉伸平面内则为随机排列。可见,双轴取向后,高分子聚合物在拉伸平面内的性能呈各项同性。
1.2 取向度
高分子聚合物中分子链段向特定方向排列的程度叫做取向度。取向度一般用取向函数F表示:F=0.5 (3cos2θ—1) (1)
在定义取向函数时,通常取一特定的方向(如拉伸方向)作为参考方向,取分子的链轴方向与参考方向的夹角为取向角θ。对于实际的高分子聚合物,θ不是一个定值,而是按一定的方式分布,因此取向函数方程中的θ往往采用实际取向角的平均值。
2.取向度的测定方法
2.1 广角X射线衍射法(WAXS)
选定取向单元(例如高分子主链轴、高聚物结晶主轴),然后选择取向度的参考方向,如拉伸方向。用广角X射线衍射仪获取样品的衍射图,取赤道线上Debye环(常用最强环)的强度分布曲线的半高宽(单位为“度”),计算聚合物样品中高分子链及微晶体的取向度:
(2)式中,Π为聚合物样品中高分子链及微晶体沿样品被拉伸方向的取向度,H°为赤道线上Debye 环强度分布曲线的半高宽度。Π值没有明确物理意义,只能做相对比较的参考数据。
2.2 双折射法表征纤维的取向度。
用偏光显微镜观测浸于油中的纤维。“浸油”是已知折光指数的油剂。变换不同折光指数的油剂浸泡纤维并置于偏光显微镜上进行观测,直至偏光显微镜目镜中不再出现纤维和浸油界面因折射率不同而出现的黑线带(贝克线)为止。此时,浸油的折光指数就是纤维在某一个方向的折光指数(例称为n∥)。旋转载物台90度,用同样的方法测定纤维垂直于前一方向的折光指数(例称为n ⊥)。纤维在二个相互垂直方向折光指数的差值Δn,可以用来定性表征该纤维的取向度。
Δn=│n∥-n⊥│(3)
需要指出的是,由双折射法确定的取向度△n是被观测段内聚合物的取向,用其代表整个纤维中高分子链的取向时尚不全面。
2.3 声波传播法
沿分子链方向传播的声波是通过分子内键合原子的振动完成的,速度较快。在垂直于分子链的方向,声波的传播要靠非键合原子间的振动,速度较慢。声波在未取向高分子聚合物中的传播速度与其在小分子液体中的传播差不多,约为1-2km/s。在取向高分子聚合物的取向方向上,声波的传播速度则可以达到5-10km/s。如声波在未取向试样的传播速度为cu在取向试样中沿取向方向的传播速度为co,则高分子聚合物的取向度:
F=1-(cu/co)2(4)
2.4 红外二向色性
红外光偏振光通过被测试样时,试样中某基团的吸光强度A与振动偶极矩M的变化方向有关。电矢量方向与偶极矩变化方向平行时红外吸收最大,而当这两个方向垂直时则不产生吸收。这种现象被叫做红外二向色性。未取向高分子聚合物M的变化方向呈均匀性分布,而取向高分子聚合物的M也发生取向,因此,高分子聚合物的取向度可以用红外二向色性来表征。二向色性之比与取向度
的关系为:
(5)
其中,α为基团振动时跃迁偶极矩与分子链方向的夹角。完全取向时,F=1;二向色性最大;随机取向时,F=0,二向色性消失。
二向色性仅与高分子的性质有关,与所处的凝聚态无关。因此它既可以用来研究晶态高分子聚合物的取向,也可以用来研究非晶态高分子聚合物的取向。根据所选择的红外光谱谱带的不同,可以分别确定晶区和非晶区的取向,也可以确定整个材料的的平均取向,根据振动谱带是侧基还是主链的基团,可以区分主链和侧基的取向。红外二向色性法可以获得广泛的取向参数。
三、实验仪器
偏光显微镜(PLM)、广角x射线衍射仪(WAXS)、红外光谱仪
四、思考题
1、纤维大分子链取向度的测定原理是什么?
2、纤维大分子链取向度高低与纤维的那些性能相关?
3、纤维生产加工过程中,影响纤维大分子链取向度的主要工艺因素是什么?为什么?
4、取向度与结晶度是否一致?
五、参考文献
1、焦剑,雷渭媛主编,高聚物结构、性能与测试.北京,化工出版社,2003年.
2、张俐娜,薛奇,莫志深,金熹高编著,高分子物理近代研究方法.武汉,武汉大学出版社,2003年.
3、何平笙,杨海洋,朱平平,瞿保均编,高分子物理实验.合肥,中国科技大学出版社,2002年.
4、北京大学.《高分子物理实验》,北京大学出版社.1983.
5、于同隐.复旦大学.《高分子实验技术(修订版)》,复旦大学出版社.1993年12月.
6、蔡再生编.《纤维化学与物理》.北京:中国纺织出版社.2009年3月.
7、潘祖仁.《高分子化学》.北京:化学工业出版社.2003.
8、何曼君,陈维孝,董西侠等.《高分子物理》.上海:复旦大学出版社.2007年3月.
9、殷敬华,莫志深.《中国科学院研究生教学丛书-现代高分子物理学(上、下册)》.北京:科
学出版社.2001年3月.
10、George Odian,PRINCIPLES OFPOLYMERIZATION, Fourth Edition. 2004 by John Wiley & Sons,2004
三综合环境耐久性试验
三综合环境耐久性试验 试验简介 为测定产品在规定使用和维修条件下的使用寿命而进行的 试验。为预测或验证结构的薄弱环节和危险部位而进行的试验,它作为确定经济寿命的基础。 新产品的工作寿命长短涉及到产品设计,制造,材料,工艺,制造过程中的质量管理以及用户使用维修的水平等条件。因此,工作寿命是一个系统工程问题,在新产品开发定型试验或生产工艺,材料有重大变更时,要进行产品的耐久性试验,耐久试验的试验时间一般都长于可靠性试验,通过耐久试验,找出产品设计制造中哪些零件可靠性方面存在问题,以便进行改进设计或提高工艺水平,同时通过测量主要件的磨损量变化,可计算出新产品的使用寿命。试验前后应对新产品进行性能试验,对主要运动件配合尺寸进行测量,并根据用途,标定功率的不同选用行业标准中规定的试验循环进行试验。 耐久性试验通常是包含:振动试验、温度循环试验、温湿 度试验、三综合试验+功能验证。根据产品设计要求设置试验周期时间,振动频率、幅度,环境温度值,并进行一定次数的循环。在试验结束后对样机进行检验,包括结构损坏、零部件松动、材料破裂、功能异常等。
耐久性试验能力 我司拥有各类环境耐久性试验箱20多套,满足温度+湿度+振动;温度+湿度+低压试验要求。 设备类别:20吨8立方三综合试验台、5吨3立方三综合试验台、4吨1立方三综合试验台。 能为大型汽车配件、轨道交通设备、船载设备、工业设备、电力设备提供三综合环境耐久性试验。 我司环境与可靠性实验室综合试验能力包括: 综合环境检测项目:
温度+振动综合试验温度+冲击综合试验 温度+湿度+振动三综合试验...... 气候环境检测项目: 高温试验(工作或贮存)、低温试验(工作或贮存) 温度循环(温度变化/快速温度变化试验)、温度冲击试验湿热试验、低气压试验(温度+高度试验) 温度湿度高度试验、盐雾试验(中性盐雾/交变盐雾) 太阳辐射试验(日光模拟)、霉菌试验 淋雨试验、砂尘试验、结冰/冻雨试验...... 力学环境检测项目: 振动试验(正弦振动/随机振动/公路运输振动/颠震试验) 冲击试验(半正弦/锯齿波/ 梯形波/冲击响应谱) 自由跌落试验(自由落体/倾跌和翻倒)地震模拟试验 离心试验、摇摆试验、碰撞试验(加速度)......
数学模型实验报告
数学模型实验报告 实验内容1. 实验目的:学习使用lingo和MATLAB解决数学模型问题 实验原理: 实验环境:MATLAB7.0 实验结论: 源程序 第4章:实验目的,学会使用lingo解决数学模型中线性规划问题1.习题第一题 实验原理: 源程序: 运行结果: 、 管 路 敷 设 技 术 通 过 管 线 不 仅 可 以 解 决 吊 顶 层 配 置 不 规 范 高 中 资 料 试 卷 问 题 , 而 且 可 保 障 各 类 管 路 习 题 到 位 。 在 管 路 敷 设 过 程 中 , 要 加 强 看 护 关 于 管 路 高 中 资 料 试 卷 连 接 管 口 处 理 高 中 资 料 试 卷 弯 扁 度 固 定 盒 位 置 保 护 层 防 腐 跨 接 地 线 弯 曲 半 径 标 等 , 要 求 技 术 交 底 。 管 线 敷 设 技 术 中 包 含 线 槽 、 管 架 等 多 项 方 式 , 为 解 决 高 中 语 文 电 气 课 件 中 管 壁 薄 、 接 口 不 严 等 问 题 , 合 理 利 用 管 线 敷 设 技 术 。 线 缆 敷 设 原 则 : 在 分 线 盒 处 , 当 不 同 电 压 回 路 交 叉 时 , 应 采 用 金 属 隔 板 进 行 隔 开 处 理 ; 同 一 线 槽 内 强 电 回 路 须 同 时 切 断 习 题 电 源 , 线 缆 敷 设 完 毕 , 要 进 行 检 查 和 检 测 处 理 。 、 电 气 课 件 中 调 试 对 全 部 高 中 资 料 试 卷 电 气 设 备 , 在 安 装 过 程 中 以 及 安 装 结 束 后 进 行 高 中 资 料 试 卷 调 整 试 验 ; 通 电 检 查 所 有 设 备 高 中 资 料 试 卷 相 互 作 用 与 相 互 关 系 , 根 据 生 产 工 艺 高 中 资 料 试 卷 要 求 , 对 电 气 设 备 进 行 空 载 与 带 负 荷 下 高 中 资 料 试 卷 调 控 试 验 ; 对 设 备 进 行 调 整 使 其 在 正 常 工 况 下 与 过 度 工 作 下 都 可 以 正 常 工 作 ; 对 于 继 电 保 护 进 行 整 核 对 定 值 , 审 核 与 校 对 图 纸 , 编 写 复 杂 设 备 与 装 置 高 中 资 料 试 卷 调 试 方 案 , 编 写 重 要 设 备 高 中 资 料 试 卷 试 验 方 案 以 及 系 统 启 动 方 案 ; 对 整 套 启 动 过 程 中 高 中 资 料 试 卷 电 气 设 备 进 行 调 试 工 作 并 且 进 行 过 关 运 行 高 中 资 料 试 卷 技 术 指 导 。 对 于 调 试 过 程 中 高 中 资 料 试 卷 技 术 问 题 , 作 为 调 试 人 员 , 需 要 在 事 前 掌 握 图 纸 资 料 、 设 备 制 造 厂 家 出 具 高 中 资 料 试 卷 试 验 报 告 与 相 关 技 术 资 料 , 并 且 了 解 现 场 设 备 高 中 资 料 试 卷 布 置 情 况 与 有 关 高 中 资 料 试 卷 电 气 系 统 接 线 等 情 况 , 然 后 根 据 规 范 与 规 程 规 定 , 制 定 设 备 调 试 高 中 资 料 试 卷 方 案 。 、 电 气 设 备 调 试 高 中 资 料 试 卷 技 术 电 力 保 护 装 置 调 试 技 术 , 电 力 保 护 高 中 资 料 试 卷 配 置 技 术 是 指 机 组 在 进 行 继 电 保 护 高 中 资 料 试 卷 总 体 配 置 时 , 需 要 在 最 大 限 度 内 来 确 保 机 组 高 中 资 料 试 卷 安 全 , 并 且 尽 可 能 地 缩 小 故 障 高 中 资 料 试 卷 破 坏 范 围 , 或 者 对 某 些 异 常 高 中 资 料 试 卷 工 况 进 行 自 动 处 理 , 尤 其 要 避 免 错 误 高 中 资 料 试 卷 保 护 装 置 动 作 , 并 且 拒 绝 动 作 , 来 避 免 不 必 要 高 中 资 料 试 卷 突 然 停 机 。 因 此 , 电 力 高 中 资 料 试 卷 保 护 装 置 调 试 技 术 , 要 求 电 力 保 护 装 置 做 到 准 确 灵 活 。 对 于 差 动 保 护 装 置 高 中 资 料 试 卷 调 试 技 术 是 指 发 电 机 一 变 压 器 组 在 发 生 内 部 故 障 时 , 需 要 进 行 外 部 电 源 高 中 资 料 试 卷 切 除 从 而 采 用 高 中 资 料 试 卷 主 要 保 护 装 置 。
《数学实验》试题答案
北京交通大学海滨学院考试试题 课程名称:数学实验2010-2011第一学期出题教师:数学组适用专业: 09机械, 物流, 土木, 自动化 班级:学号:姓名: 选做题目序号: 1.一对刚出生的幼兔经过一个月可以长成成兔, 成兔再经过一个月后可以 繁殖出一对幼兔. 如果不计算兔子的死亡数, 请用Matlab程序给出在未来24个月中每个月的兔子对数。 解: 由题意每月的成兔与幼兔的数量如下表所示: 1 2 3 4 5 6 ··· 成兔0 1 1 2 3 5··· 幼兔 1 0 1 1 2 3··· 运用Matlab程序: x=zeros(1,24); x(1)=1;x(2)=1; for i=2:24 x(i+1)=x(i)+x(i-1); end x 结果为x = 1 1 2 3 5 8 13 21 3 4 5 5 89 144 233 377 610 987 1597 2584 4181 6765 1094 6 7711 2865 7 46368 2.定积分的过程可以分为分割、求和、取极限三部分, 以1 x e dx 为例, 利用
已学过的Matlab 命令, 通过作图演示计算积分的过程, 并与使用命令int() 直接积分的结果进行比较. 解:根据求积分的过程,我们先对区间[0,1]进行n 等分, 然后针对函数x e 取和,取和的形式为10 1 i n x i e e dx n ξ=≈ ∑ ? ,其中1[ ,]i i i n n ξ-?。这里取i ξ为区间的右端点,则当10n =时,1 x e dx ?可用10 101 1.805610 i i e ==∑ 来近似计算, 当10n =0时,100 100 1 01 =1.7269100 i x i e e dx =≈ ∑?,当10n =000时,10000 10000 1 1 =1.718410000 i x i e e dx =≈ ∑ ?. 示意图如下图,Matlab 命令如下: x=linspace (0,1,21); y=exp(x); y1=y(1:20); s1=sum(y1)/20 y2=y(2:21); s2=sum(y2)/20 plot(x,y); hold on for i=1:20 fill([x(i),x(i+1),x(i+1),x(i),x(i)],[0,0,y(i),y(i),0],'b') end syms k;symsum(exp(k/10)/10,k,1,10);%n=10 symsum(exp(k/100)/100,k,1,100);%n=100 symsum(exp(k/10000)/10000,k,1,10000);%n=10000
遥感综合试验站
简介 遥感试验场是用于遥感技术基础研究、技术试验和检定的,自然条件相对稳定、具有定位观测条件的天然的固定实验场所。遥感技术的基础研究包括从地物的波谱特性经大气传输到传感器获得信息过程中的机理及其相互关系,是研制新型传感器、发展遥感技术新方法、完善判读理论、方法的基础性工作。如美国在发射陆地卫星前后,对地表土壤、岩石、植被、水体等地物的光谱特性均进行了大量测试和研究,为波段的选择、传感器性能检验和遥感资料的判读应用提供了重要依据。 地面遥感试验场基本条件是:应有足够大的面积,如数十至数百平方公里;场内有多种自然要素,如水体、植被、沙地、耕地的大范围分布等。实验场按实验内容分为综合试验场和专业试验场。如中国科学院长春净月潭遥感实验场即为一个综合试验场。它位于吉林省东部山地与松辽平原过渡地带,自然条件复杂、资源丰富。场内有山、水、沼泽和大面积天然次生林人工林以及旱地、水田、菜园等多种天然和人工的景观。地质、地貌、水文、土壤、植被等自然要素,在中国东北地区具有一定的代表性。 场内测试设备齐全,遥感车和动力气球作为平台同大型模拟遥感实验室相结合,为进行地物波谱、昼光、太阳光和天空光辐射测定提供了定位观测条件,是一个比较理想的综合性遥感基础研究实验场地。 中国科学院怀来遥感综合试验站 中国科学院怀来遥感综合试验站。该站隶属于科学院特殊环境网络,是我国目前正在运行的遥感站之一。该试验站所属区域具有华北平原和华北平原向蒙古高原过渡的双重生态地理特征。试验站周边10公里范围内,地表类型丰富,有农田、水域、山地、草场和湿地滩涂。怀来遥感综合试验站现有高架车、高架塔吊等观测平台,并设有自动气象站、波纹比系统、涡动相关仪、气象梯度观测塔(40米)、LAI自动观测系统、6谱段辐射观测系统、漫散射辐射观测系统、大
综合试验训练设计方案
综合实验训练设计方案 实验一:4-碘代苯甲醚的合成实验目的: 1.了解一种简便的活泼芳烃碘代物制备方法 2.熟悉点板检测反应、柱层析分离物质等一系列基本操作步骤。 实验原理: 活泼的芳烃能够在催化剂的作用下与卤素发生亲电取代反应,主要发生邻对位的取代反应。根据亲电试剂的性质不同也对于取代位有所影响。由于碘的体积较大,故考虑空间效应,与苯甲醚反应主要发生在对位,取得4-碘代苯甲醚。 同时,活泼芳烃的取代基不同也会影响到反应的产率,根据文献资料,苯甲醚与碘的取代反应收率高达90%而与苯叔丁基醚反应的收率达87% 苯甲醚物理性质:熔点—37.5 C,沸点155 C,相对密度0.9961 (20 /4 C) 4-碘代苯甲 醚物理性质:熔点:46-51 C 二氯甲烷物理性质:沸点:39.8 C 实验仪器和药品: 仪器:注射器两支;反应器;磁力搅拌器;分析天平;分液漏斗;旋蒸仪;层析柱等。 药品:单质碘;五水合硝酸铋;氯化铋;乙腈;苯甲醚;二氯甲烷;无水硫酸镁;硫代硫酸钠(约0.5mol/L );硅胶;海砂;石油醚(已除去水分) 实验步骤: 室温下,在反应器中放入一粒表面干燥洁净的磁力 搅拌子,用称量纸称取126.9mg单质碘(0.5mmol)加入, 直接称取12.1mg五水合硝酸铋(0.025mmol)和7.9mg氯 化铋(0.025mmol)力卩入,再用注射器注入1m乙腈,最 后用注射器采用减量法滴加入110.7mg苯甲醚 (1mmol),盖上瓶盖圭寸住,用黑纸包裹后于磁力搅拌器 上搅拌反应6小时。用点板法测苯甲醚是否反应完全,如 未反应完全可适当延长反应时间至反应完全。 反应停止后,将反应混合物转移至分液漏斗中,用 二氯甲烷多次淋洗以避免损失,加入二氯 实验现象:
数学实验答案-1
1.(1) [1 2 3 4;0 2 -1 1;1 -1 2 5;]+(1/2).*([2 1 4 10;0 -1 2 0;0 2 3 -2]) 2. A=[3 0 1;-1 2 1;3 4 2],B=[1 0 2;-1 1 1;2 1 1] X=(B+2*A)/2 3. A=[-4 -2 0 2 4;-3 -1 1 3 5] abs(A)>3 % 4. A=[-2 3 2 4;1 -2 3 2;3 2 3 4;0 4 -2 5] det(A),eig(A),rank(A),inv(A) 求计算机高手用matlab解决。 >> A=[-2,3,2,4;1,-2,3,2;3,2,3,4;0,4,-2,5] 求|A| >> abs(A) ans = ( 2 3 2 4 1 2 3 2 3 2 3 4 0 4 2 5 求r(A) >> rank(A) ans =
4 求A-1 《 >> A-1 ans = -3 2 1 3 0 -3 2 1 2 1 2 3 -1 3 -3 4 求特征值、特征向量 >> [V,D]=eig(A) %返回矩阵A的特征值矩阵D 与特征向量矩阵V , V = - + + - - + - + - + - + D = { + 0 0 0 0 - 0 0 0 0 + 0 0 0 0 - 将A的第2行与第3列联成一行赋给b >> b=[A(2,:),A(:,3)'] b = 《 1 - 2 3 2 2 3 3 -2