高分子材料的研究方法内容总结
高分子材料科学与工程专业知识技能
高分子材料科学与工程专业知识技能一、介绍高分子材料科学与工程是一门涉及高分子材料合成、加工、性能表征和应用的综合性学科。
其研究对象涉及聚合物、共聚物、复合材料等高分子材料，以及其在汽车、航空航天、电子、医药、建筑等领域的应用。
本文将围绕高分子材料科学与工程专业的知识和技能展开深入探讨，以帮助读者全面了解这一学科，并为相关专业的学生提供学习和就业指导。
二、高分子材料合成1.聚合反应在高分子材料科学与工程专业中，学生首先需要了解聚合反应的基本概念和原理。
聚合反应是指将单体分子通过化学反应形成具有线性或者支化结构的聚合物的过程。
对于不同种类的高分子材料，其聚合反应的方式和条件也会有所不同。
学生需要熟练掌握不同类型聚合反应的特点和条件，为后续的材料合成奠定基础。
2.聚合物合成方法在聚合物科学与工程专业中，学生还需要学习不同的聚合物合成方法，包括自由基聚合、离子聚合、环氧树脂固化等。
这些方法涉及到催化剂的选择、反应条件的控制、聚合物结构的调控等方面的知识。
掌握这些合成方法，对于学生将来从事高分子材料的研究和工程应用工作都具有重要意义。
三、高分子材料性能表征1.结构表征高分子材料的结构表征是对其分子结构、宏观形貌等特征进行分析和鉴定的过程。
通过使用一系列的仪器和技术，如核磁共振、红外光谱、激光粒度分析仪等，可以对高分子材料的结构进行深入研究。
学生需要学习不同的结构表征方法，并了解它们的适用范围和使用条件。
2.性能测试除了结构表征，高分子材料的性能测试也是学生需要掌握的重要技能之一。
拉伸强度、弯曲模量、热学性能、电学性能等指标都需要通过相应的测试方法进行表征。
学生需要学习这些性能测试方法的原理和操作技巧，为未来从事高分子材料性能评价和改性工作提供技术支持。
四、高分子材料应用1.功能高分子材料随着科技的不断进步，功能高分子材料在各个领域的应用日益广泛。
具有自修复功能的聚合物材料、智能感应材料、生物兼容高分子材料等。
高分子材料研究方法
一各类有机化合物的基团特征频率（一）烷烃类基团吸收带位置(cm-1)—CH32960287014601380－CH2－292528501460785~720－CH(CH3)211701155－C(CH3)312501210－C(CH3)2－12151195注：对于－(CH2)n－，n＝1，～775；n＝2，～738；n＝3，～727；n＝4，～722（二）烯烃C-H键面外弯曲振动特征频率基团吸收带位置(cm-1)R-CH=CH21000~960和940~900R2C=CH2915~870反-RCH=CHR 990~940顺-RCH=CHR 790~650R2C=CHR 850~790（三）烯烃的红外吸收峰振动类别吸收带位置(cm-1)＝C-H伸缩3100～3000＝C-H弯曲1000～800＝CH2弯曲885～855C＝C伸缩1700～1600 （四）炔烃的红外吸收峰振动类别吸收带位置(cm-1)C-H伸缩～3300C-H弯曲645～615C C伸缩2250～2100（五）芳基化合物红外吸收峰振动类别吸收带位置(cm-1)芳基C-H伸缩3300～3000芳基C-C(四个峰)1600～1450芳基C-H弯曲900～690（六）苯基C-H键面外弯曲振动频率取代基位置吸收带位置(cm-1)单取代(2个峰)770～730710～690邻-二取代770～735间-二取代（3个峰）900～860810～750725～680对-二取代860～800（七）醇类和酚类基团吸收带位置(cm-1)O-H（游离）3650～3600O-H（形成氢键）3500～3200C-O 1250~1000（八）不同醇类的C-O伸缩振动化合物吸收带位置(cm-1)叔醇（饱和）～1150仲醇（饱和）～1100伯醇（饱和）～1050（九）羰基化合物的特征吸收位置羰基类型吸收峰位置(cm-1) 注释醛1735～1715 C=O伸缩2820，2720 =C-H伸缩酮1720～1710 C=O伸缩1100(脂肪),1300(芳香)C-C伸缩羧酸1770～1750 C=O伸缩(游离酸)1720~1710 C=O伸缩(二聚体)3580～3500 O-H伸缩(游离酸)3200～2500 O-H伸缩(二聚体)1300～1200 O-H弯曲(二聚体)1420 C-O伸缩(二聚体)羧酸盐1610～15501400酯1735 C=O伸缩1260～1160 C-O-C不对称伸缩1160～1050 C-O-C对称伸缩酸酐1820和1760 两峰间距～60cm－1酰卤～1800 C=O伸缩酰胺(游离)3500和3400 N-H伸缩1690 C=O伸缩1600 N-H弯曲酰胺(缔合)3350，3200几个峰N-H伸缩1650 C=O伸缩1640 N-H弯曲（十）腈类基团吸收带位置(cm-1)C N（脂肪族）～2250C N（芳香族）2240～2220（十一）胺的红外吸收峰振动类别吸收峰位置(cm-1)1.伯胺N-H伸缩（纯液体）3400～3250C-N伸缩1250～10202.仲胺N-H伸缩（纯液体）3300C-N伸缩1250～10203.叔胺C-N伸缩1250～1020。
高分子材料研究方法
n → σ* π→π*
n→π*跃迁
n
π
能 量
σ→σ*
σ
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主要有四种跃迁类型 跃迁所需能量为： σ→σ* n→σ* π→π* n→π*
分子中电子的能级和跃迁
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（1） σ→σ* 跃迁
成键σ电子跃迁到反键σ*轨道所产生的跃迁 σ→σ*跃迁所需能量很大，相当于远紫外的辐射能， ＜200nm。
（2） ε值愈大，方法的灵敏度愈高。
ε > 104 ε = 103~104 ε = 102~103 ε < 102
强吸收 较强吸收 中吸收 弱吸收
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文献报道：紫外可见光谱的两个重要特征 max ε （希腊文，卡帕）
例：λmaxEt = 279 nm ε5012 lgε=3.7
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二、 紫外可见吸收光谱与分子结构的关系
含-NH2 、-OH、-X λmax=204nm
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例：CH3OH λmax=184nm
CH3Br
（3）π→π*跃迁
π电子跃迁到反键π* 轨道所产生的跃迁，这类跃迁 所需能量比σ→σ*跃迁小，若无共轭，与n→σ*跃迁 差不多。200nm左右 吸收强度大， ε在104~105范围内，强吸收
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（三）影响紫外可见吸收光谱的因素
1. 共轭效应 ——π→π共轭
长移
——中间有一个单键隔开的双键或三键，形成大π键。 由于存在共轭双键，使吸收峰长移，吸收强度增加 的这种效应。
——两个生色团处于非共轭状态，各发色团独立的产 生吸收，总吸收是各发色团吸收加和。
λmax
1-己烯 1.5-己二烯 177 178
高分子材料研究方法
高分子材料研究方法
高分子材料那可是现代科技的宝贝啊！研究高分子材料就像在探索一个神秘的魔法世界。
咱先说说研究的步骤吧。
首先得确定研究目标，你想想，要是连目标都不清楚，那不就像无头苍蝇一样乱撞嘛！然后收集各种相关的资料，这就好比打仗前要收集情报一样重要。
接着进行实验设计，可不能马虎，这一步要是错了，后面可就全乱套了。
实验的时候要仔细观察、记录数据，就像侦探在寻找线索一样。
最后分析数据得出结论，这可是最关键的一步呢！
注意事项也不少哦！实验设备一定要检查好，万一出了问题，那可就糟糕了。
实验环境也得控制好，不然结果可能不准确。
还有啊，数据记录一定要准确，这可关系到整个研究的成败呢！
说到安全性，那可不能掉以轻心。
高分子材料有些可能会有毒性，或者在实验过程中会产生危险的物质。
所以一定要做好防护措施，就像战士穿上铠甲一样。
稳定性也很重要啊，要是材料不稳定，实验结果怎么能可靠呢？
高分子材料的应用场景那可多了去了。
在医疗领域，可以用来制作人造器官、药物缓释材料等。
在电子领域，可以制作高性能的绝缘材料、显示屏等。
在环保领域，还能制作可降解的材料呢！优势也很明显啊，比如
重量轻、强度高、耐腐蚀等。
这不是超级厉害嘛！
举个实际案例吧，有一种高分子材料被用来制作防弹衣。
哇塞，这效果简直太棒了！它不仅能保护人们的生命安全，还很轻便，穿着舒服。
这就是高分子材料的实际应用效果啊！
高分子材料研究真的超有意义，能为我们的生活带来很多好处。
咱可得好好研究，让这些神奇的材料发挥更大的作用。
高分子材料的新型合成方法研究
高分子材料的新型合成方法研究近年来，高分子材料的研究和应用在各个领域取得了重要的进展。
高分子材料广泛应用于塑料、橡胶、涂料、纤维、制药等工业和科学领域，对社会经济的发展起到了重要的推动作用。
然而，传统的高分子材料合成方法存在着一些问题，例如反应条件苛刻、产率低、顺序控制困难等，因此，研究人员一直致力于寻找更加高效、环保和经济的合成方法。
一种新型的高分子材料合成方法是可控合成技术。
该技术主要通过调控反应条件和催化剂等因素来控制高分子链的结构和分子量。
以催化剂为例，通过设计合适的催化剂结构和添加剂，可以实现链转移和活性中心的选择性控制，从而提高合成高分子材料的效率和性能。
例如，通过引入生物催化剂，可以实现对高分子材料的高效催化合成；通过添加硫化剂或有机合成试剂，可以实现高分子材料的顺序控制，得到具有特定结构和性能的材料。
另一种新型的高分子材料合成方法是自组装技术。
自组装即指分子在特定的条件下，通过自身的相互吸引力和排斥力，形成有序的结构。
高分子材料的自组装方法主要有研磨法、溶剂蒸发法和模板法等。
例如，通过研磨法可实现高分子材料的纳米级分散，提高材料的强度和耐用性；通过溶剂蒸发法可以制备具有特定纹理和形态的高分子材料薄膜；通过模板法可以制备具有微米级孔隙的高分子材料，用于催化和分离等领域。
此外，还有一种新型的高分子材料合成方法是基于生物技术的方法。
随着生物技术和合成生物学的发展，利用生物体或生物体代谢产物作为原料合成高分子材料的方法逐渐成为研究热点。
例如，利用细菌、真菌、酵母等微生物合成高分子材料，可以实现对高分子链结构的精确控制和环境友好型合成。
与传统的高分子材料合成方法相比，这些新型的合成方法具有很多优势。
首先，可控合成技术可以实现高分子链结构和分子量的准确控制，得到具有特定性能的材料；其次，自组装技术可以制备具有特定结构和形态的高分子材料，扩展了材料的应用范围；最后，基于生物技术的方法具有环境友好型合成、高效利用资源等优点，未来有望应用于高分子材料的大规模合成。
高分子材料研究方法
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、聚合物结构的测定方法(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)?•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2、聚合物分子运动(转变与松弛)的测定,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),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,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。
5 高分子材料研究方法-X射线衍射分析
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三、布拉格公式
1913年英国的布拉格父子，提出了另一种精确 研究 X 射线的方法，并作出了精确的定量计算。由 于父子二人在X射线研究晶体结构方面作出了巨大贡 献，于1915年共获诺贝尔物理学奖。 晶体是由彼此相互平行的原子层构成。这些原子 层称作晶面。X射线会在不同的晶面上反射。 掠射角 : X 射线射到 晶面时与晶面夹角。 晶面间距： （hkl）晶面间距 d X射线经两晶面反射 后，两束光的光程差为：
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DS为发散狭缝，它限制入射 光束的发散度； SS为防散射狭缝，它的作用 是阻止空气散射和其它寄生 散射进入检测器； RS为接收狭缝，衍射线束通 过它进入计数器被接收； S1 、S2 为Soller狭缝，由平 行的金属片组成，作用是限 制光束的轴向发散度并将其 变成纵向平行的光束。
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*X射线发生器的主要部件
(1)阴极：钨灯，电流3-4A，加速电压5-8KV
(2)阳极靶材：Cu/Mo/Ni等熔点高、导热性好的金属
(3)Be窗：d=0.2mm，可透过X射线。
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2.白色、特征X射线谱的产生
白色X射线：“白色”的理解-连续波长；仅与加速电压有关 特征X射线：“单色”； 特征X射线与加速电压无关，与靶材的内层电子跃迁有关： (1) 管电压足够高、电子动能足够大时，轰击靶时可使靶中原 子的某个内层电子脱离原来所在的能级，导致靶原子处于受 激状态； (2)原子中较高能级上的电子便将自发跃迁到该内层空位上去， 同时伴随有多余的X射线的释放。多余的能量等于电子跃迁前 所在的能级与跃迁到达的能级之间的能量差。
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布拉格方程的讨论
（4）布拉格方程由各原子面散射线干涉条件导出，即视 原子面为散射基元。原子面散射是该原子面上各原子散射 相互干涉（叠加）的结果。 （5）衍射产生的必要条件 “选择反射”即反射定律+布拉格方程是衍射产生的必要 条件。
高分子分子量测定方法的研究
高分子分子量测定方法的研究高分子材料在生活中的应用越来越广泛，例如塑料、橡胶、纤维等。
因此，高分子材料的质量控制和研究变得越来越重要。
高分子材料的分子量是其物理、化学和力学性质的重要指标，因此分子量的精确测定是高分子材料研究的一个重要方面。
目前，已经开发了多种高分子分子量测定方法，包括粘度法、光散射法、凝胶渗透色谱法、质谱法等。
本文将介绍一些高分子分子量测定方法的原理、特点和应用。
一、粘度法粘度法是高分子分子量测定的最早的方法之一，其原理是：高分子在溶液中运动时，会与溶剂分子相互摩擦和撞击，产生阻力，导致溶液的整体粘度增加。
粘度与分子量成反比，因此可以用粘度法来测定高分子的分子量。
具体地，用天平称取不同浓度的高分子溶液，在特定的温度下，测量溶液的粘度。
将粘度数据与相应的浓度计算出粘度平均分子量，从而得到分子量的概略值。
粘度法的优点是操作简单、不需要复杂的仪器设备、测量时间短、成本低廉。
但是，粘度法在分子量高于10万时，其精度受到很大限制。
此外，不同高分子之间粘度测量结果的可比性较差，因此需要对不同高分子进行标准化处理。
二、光散射法光散射法是一种测量高分子分子量的准确方法，可以用来测量高分子的绝对分子量、分子量分布和形态结构等。
光散射测量的原理是: 测量高分子溶液中光线的散射强度，改变光线方向或波长，可以获得不同范围分子量的散射强度分布，从而测量高分子的分子量特性。
与粘度法相比，光散射法更适合于测量高分子的分子量分布宽泛和形态结构不规则的情况。
三、凝胶渗透色谱法凝胶渗透色谱（GPC）法是一种广泛应用的高分子分子量测定方法。
其原理是: 利用凝胶为分子分离提供渗透分子的溶剂黏度，嵌入凝胶内进行分子量分布测定。
凝胶作为一种多孔元素或分子网络，具有分子筛、分子导向、渗透、化学识别等作用。
当高分子涂布在凝胶表面时，由于凝胶中的分子间间隙比高分子分子大，高分子的长链会被凝胶筛选，而短链则可以穿过凝胶，在洗涤溶液中被洗出，使溶液分子量分布向小分子倾斜。