高分子物理实验高聚物体积电阻系数和表面电阻系数的测量
高分子材料三大测试标准介绍与性能分析
•比重
•收缩率 •吸水率
•含水率
•硬度
物理性能
标准：ASTM D792/ISO1183-3 塑料的比重即塑料的密度, 单位为g/cm3。 常用的两种方法：浸渍法（成型 塑料），比重瓶法（粉料、粒 料）
塑料的比重大小，会直接 影响到产品的重量以及成本。同 样重量的产品，如果原料比重 越小，每公斤原料可以产出更 多的产品。反而，原本比重越大， 产出的产品数量会更少。
以规定直径的钢球压头，先用初载荷压入试样，继而增至 主载荷，然后恢复至初载荷，造成的压痕深度增量作为材料硬 度，称为洛氏硬度。以符号HR表示 e HR K c
e——初载荷增至主载荷再返回初载荷的压痕深度增量（mm） c——常数，0.002mm K——常数，130
洛氏硬度标尺 R L M E
结晶也会使体积进一步减小，所以结晶性材料的收缩率较大。如：
结晶 收缩率 PBT 1.82.0 PET 2.02.5 POM 2.02.5 非晶 收缩率 PC 0.50.7 ABS 0.40.6 PMMA 0.30.7
收缩率对产品的设计很重要，尤其是对尺寸精度要求高的 产品。材料收缩的预判可避免产品凹陷和翘曲。
CTI值 级别
大于600 0
400-599 1
250-399 2
175-249 3
100-174 4
小于100 2
电性能
电性能
介质在外加电场时会感应电荷而削弱电场，原外加电场（真空中）与 最终介质电场比值即为介电常数，如果有高相对介电常数的材料放进电 场，场的强度会在电介质内有可观的下降。介电常数与所加的电场频率 有关，一般有50Hz/1KHz。 相对介电常数越小，材料的绝缘性越好。 PS 1.05—1.5 ABS 1.5—2.5 PVC 1.3—1.4 PE 1.4—1.6 PP 1.5—1.8 PMMA 3.0—3.6
高分子电阻率测定
四、仪器预热及灵敏度校正
将极性开关置于“+”处，此时可能发现指示表指针会偏离 “∞”及“0”处。慢慢调节“∞”及“0”电位 器，使指针指向“∞”及“0”处，直至不再变动。
将倍率开关由×102位置转至“满度”位置，把“输入短路”开关下拨至“开路”，这时指针应从“∞” 位置指向“满度”，即“1”位置。如果偏离，则调节“满度”电位器，使之刚好到“满度”。
说明实验结果与高聚物分子结构的内在联系。用电性能研究结 构有何优点？
五、测试
1、试样放入
2、测试过程
选择测试类型。 Rv体积电阻，Rs 表面电阻， 选择电压开关。 对于聚合物材料， 一般先选100V。
将开关置于“测试”挡，短路开关仍置于“短路”，对试样充电30s，然 后将输入短路开关拨下，读取1min时的电阻值，作为试样的绝缘电阻值。 读数完毕，立即把短路开关拨上“短路”，“放电一测试”开关置于“放 电”挡。
表1 各种材料的电阻率范围
材料 超导体导体 电阻率(Ω·m) ≤10-8～10-5
半导体
绝缘体
10-5～107
107～1018
多数聚合物材料具有卓越的电绝缘性能，其电阻率高、介电损 耗小，电击穿强度高，加之又具有良好的力学性能、耐化学腐 蚀性及易成型加工性能，使它比其他绝缘材料具有更大实用价 值，已成为电气工业不可或缺的材料。 高分子绝缘材料必须具有足够的绝缘电阻。绝缘电阻决定于体 积电阻与表面电阻。由于温度、湿度对体积电阻率和表面电阻 率有很大影响，为满足工作条件下对绝缘电阻的要求，必须知 道体积电阻率与表面电阻率随温度、湿度的变化。
2、测试过程
仪表读数：
三个位置
仪表盘：1.75MΩ 倍率开关：109 电压开关：R/10
聚合物体积电阻系数和表面电阻系数的测定-高分子物理-实验15-17
实验十五聚合物的体积电阻系数和表面电阻系数的测定一、实验目的1．掌握聚合物体积电阻系数和表面电阻系数的测试方法；2．比较极性与非极性聚合物的电阻系数数值范围。
二、实验原理材料的导电性是由于其内部存在传递电流的自由电荷，即载流子，在外加电场作用下，这些载流子作定向移动，形成电流。
导电性优劣与材料所含载流子的数量、运动速度有关。
常用电阻系数（电阻率）ρ或电导系数（电导率）σ表征材料的导电性，它们是一些宏观物理量，而载流子浓度和迁移率则是表征材料导电性的微观物理量。
大量高聚物是作为绝缘材料使用的，但具有特殊结构的高聚物可能成为半导体、导体，甚至人们提出了超导体的模型。
决定高聚物导电性的因素有化学结构、分子量、凝聚态结构、杂质以及环境（温度、湿度等）等。
饱和的非极性高聚物具有很好的电绝缘性能，理论上计算它们的电阻系数可达到1023欧姆·米，而实测值要小几个数量级，说明高聚物中除自身结构以外的因素（如残留的催化剂、各种添加剂等）对导电性能产生了不小的影响。
极性高聚物的电绝缘性次之，微量的本征解离产生导电离子，此外，残留的催化剂、各种添加剂等都可以提供导电离子。
而一些共轭高聚物如聚乙炔则可制成半导体材料，这是由于主链上π轨道相互交叠，π电子有较高的迁移率。
但是它们的导电性实际并不高，原因是受到电子成对的影响，电子成对后，只占有一个轨道，空出另一个轨道，两个轨道能量不同，电子迁移时必须越过轨道间的能级差，这样就限制了电子的迁移，材料导电率下降。
采用掺杂方法可以减小能级差，电子迁移速率提高。
Heeger（黑格，美国)、 MacDiarmid（麦克迪尔米德，美国）以及白川英树（日本）就成功地完成了用溴、碘掺杂聚乙炔，没有掺杂时聚乙炔的电导率为3.2X10-6Ω-1•cm-1，掺杂后竟达到了38Ω-1•cm-1，提高了1000万倍，接近金属铝和铜的电导率。
并且在发现聚乙炔的导电性后，黑格发现聚乙炔的磁性、电学、光学性质都异常。
高分子物理实验
《高分子物理》实验指导实验一粘度法测定聚合物的分子量粘度法是测定聚合物分子量的相对方法，此法设备简单，操作方便，且具有较好的精确度，因而在聚合物的生产和研究中得到十分广泛的应用。
本实验是采用乌氏粘度计，用一点法测定苯酚—四氯乙烷溶液中涤纶树脂的分子量。
一．目的要求：通过本实验要求掌握粘度法测定高聚物分子量的基本原理、操作技术和数据处理方法。
二．基本原理根据马克—哈温克经验公式：[η]=K Mηα（1）若特性粘度[η]，常数K及α值已知，便可利用上式求出聚合物的粘均分子量M η。
K、α是与聚合物、溶剂及溶液温度等有关的常数，它们可以从手册中查到。
[η]值即用本实验方法求得。
由经验公式：ηSP/C =[η] +kˊ[η]2C （2）和 lnηr/ C =[η] -β[η]2 C （3）Array可知：溶液的浓度C与溶液的比浓粘度η/C或与溶液的比浓对数粘度lnηr/C成直线SP关系（如图1），在给定体系中Kˊ和β均为常数，这样以ηSP/C对C或以lnηr /C对C作图并将其直线外推至C=0处，其截距均为[η]。
所以[η]被定义为溶液浓度趋近于零时的比浓粘度或比浓对数粘度。
式（3）中ηr称为相对粘度，即为在同温度下溶液的绝对粘度η与溶剂的绝对粘度η0之比：ηr = η /η0（4）分别为t和t0;且t0大于100秒时，则ηr= t / t0 （5）式（2）中ηsp称为增比粘度，它被定义为加入高聚物溶质后引起溶剂粘度增加的百分数，即：ηsp =（η—η0）/η0 =ηr— 1 （6）这样，只需测定不同浓度的溶液流经同一毛细管的同一高度时所需的时间t及纯溶剂的流经时间t0，便可求得各浓度所对应的ηr值进而求得各ηsp，ηsp/C及lnηr/C 值，最后通过作图得到[η]值，这种方法称为外推法。
在许多情况下，由于试样量少或要测定大量同品种的试样，为了简化操作，对于多数线型柔性高分子溶液均符合Kˊ≈1/3；Kˊ+β=1/2，则再将（2）、（3）两式联图2 乌式粘度计 立可得式：[η] = [2（ηsp —ln ηr ）]1/2 / C （7）由方程（2）又可简单推导出：[η] =[（1+4K ˊηsp ）1/2-1] /2 K ˊC （8）所以只要知道一个浓度下的ηr 值，便可通过（7）式求出[η]；若还知道溶液的K ˊ值，便可通过（8）式求得[η]。
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000一、实验名称：高聚物溶度参数的测定二、实验目的1、了解溶度参数的定义2、掌握浊度滴定法测量高聚物溶度参数三、实验原理聚合物由于分子间的相互作用能很大，气化较为困难，因此聚合物点溶度参数不能直接从气化能测得，而是用间接方法测定。
本实验运用浊度滴定法计算聚合物的溶解度参数。
在二元互溶体系中，通过调节两个互溶混合溶剂的溶度参数δsm值，使其和某聚合物定溶度参数δp很接近。
因此该混合溶剂的溶度参数δsm可近似地表示为：δsm＝Φ1δ1+Φ2δ2 （1）式中：Φ1Φ2分别表示溶液中组分1和组分2的体积分数。
浊度滴定法是将待测聚合物溶于某一溶剂中，然后用沉淀剂（能与该溶剂混溶）来滴定，直至溶液开始出现混浊为止，这样便得到在混浊点混合溶剂的溶度参数δsm值。
聚合物溶于二元互溶溶剂的体系中，允许体系的溶度参数有一个范围。
溶解该聚合物混合溶剂参数的上限和下限之和取平均值即为聚合物的δp值。
（2）δmh和δml分别为高、低溶度参数的沉淀剂滴定聚合物溶液，在混浊点时混合溶剂的溶度参数。
四、实验仪器与药品10毫升自动滴定管两个（也可用普通滴定管代用），具塞三角烧瓶（25×200毫米）4个，5毫升和10毫升移液管各一支，5毫升容量瓶一个，50毫升烧杯一个粉末聚氯乙烯样品，四氢呋喃，石油醚、甲醇。
五、实验步骤（1）根据选定的溶剂配制聚合物溶液称取0.2克左右的聚合物样品（本实验采用聚氯乙烯）溶于25毫升的溶剂中（用四氢呋喃作溶剂）。
用移液管吸取5毫升（或10毫升）溶液，置于一具塞三角烧瓶中，先用石油醚滴定聚合物溶液，出现沉淀。
振荡烧瓶，使沉淀溶解。
继续滴入石油醚，沉淀逐渐难以振荡溶解。
滴定至出现的沉淀刚好无法溶解为止，记下用去的石油醚体积。
再吸取5毫升（或10毫升）溶液，置于一具塞三角烧瓶中，用甲醇滴定，操作同石油醚，记下所用甲醇体积。
（2）分别称取0.1克，0.05克左右的上述聚合物样品，溶于25毫升的溶剂中，同上操作进行滴定。
高分子材料的表面电阻与体积电阻的测定
实验报告：高分子材料的表面电阻与体积电阻的测定一、实验目的加深理解表面电阻率ρs与体积电阻率ρv的物理意义，掌握超高电阻测试仪的使用。
二、实验原理大多数高分子材料的固有电绝缘性质已长期被利用来约束和保护电流，使它沿着选定的途径在导体中流动，或用来支持很高的电场，以免发生电击穿。
高分子材料的电阻率范围超过20个数量级，耐压高达100万伏以上。
加上其他优良的化学、物理和加工性能，为满足所需要的综合性能指标提供了广泛的选择余地。
可以说，今天的电子电工技术离不开高分子材料。
高分子的电学性质是指高分子在外加电压或电场作用下的行为及其所表现出来的各种物理现象，包括在交变电场中的界电性质，在弱电场中的导电性质，在强电场中的击穿现象以及发生在高分子表面的静电现象。
随着科学技术的发展，特别是在尖端科学领域里，对高分子材料的电学性能指标，提出了越来越高的要求。
高分子半导体、光导体、超导体和永磁体的探索，已取得了不同程度的进展。
高分子材料的电性能往往相当灵敏地反映出材料内部结构的变化和分子运动状况，电性能测试是研究高分子的结构和分子运动的一种有力手段。
材料的导电性是用电阻率ρ（单位：欧·米）或电导率σ（单位：欧-1·米-1）来表示的。
两者互为倒数，并且都与试样的尺寸无关，而只决定于材料的性质。
工程上习惯将材料根据导电性质粗略地分为超导体、导体、半导体和绝缘体四类。
表1 材料导电性质及电阻率范围在一般高分子中，特别是那些主要由杂质解离提供载流子的高分子中，载流子的浓度很低，对其他性质的影响可以忽略，但对高绝缘材料电导率的影响是不可忽视的。
在高分子的导电性表征中，需要分别表示高分子表面与体内的不同导电性，常常采用表面电阻率ρs与体积电阻ρv率来表示。
在提到电阻率而又没有特别指明的地方通常就是指体积电阻率。
将平板试样放在两电极之间，施于两电极上的直流电压和流过电极间试样表面上的电流之比，为表面电阻；施于两电极上的直流电压和流过电极间试样的体积内的电流之比为体积电阻。
高分子物理实验指导
动态力学分析法研究两相聚合物的相容性当样品受到变化着的外力作用时，产生相应的应变。
在这种外力作用下，对样品的应力-应变关系随温度等条件的变化进行分析，即为动态力学分析。
动态力学分析是研究聚合物结构和性能的重要手段，它能得到聚合物的储能模量（E '），损耗模量（E ''）和力学损耗（tan δ），这些物理量是决定聚合物使用特性的重要参数。
同时动态力学分析对聚合物分子运动状态的反映十分灵敏，考察模量和力学损耗随温度、频率以及其它条件的变化的特性可得聚合物结构和性能的许多信息，如阻尼特性、相结构及相转变、分子松弛过程、聚合反应动力学等等。
本实验采用DMTA-IV 型动态粘弹谱仪分析制备条件对两相聚合物相容性的影响。
1．实验目的要求1.1 掌握使用DMTA-IV 型动态粘弹谱仪测定聚合物的复合模量、储能模量、损耗模量和阻尼模量的原理及方法;1.2通过数据分析，了解共聚、共混聚合物的结构特性。
2. 基本原理如果在试样上加一个正弦伸长应力σ，频率为ω，振幅为0σ，则应变ε也可以以正弦方式改变，应力与应变之间有一相位差δ，可分别表示为：0sin t εεω=0sin()t σσωδ=+式中0σ和0ε分别为应力和应变的幅值，将应力表达式展开：00cos sin()sin cos t t σσδωδσδω=++应力波可分解为两部分，一部分与应力同相位，峰值为0cos σδ，与储存的弹性能有关，另一部分与应变有90°的相位差，峰值为0sin σδ，与能量的损耗有关。
定义储能模量（E '），损耗模量（E ''）和力学损耗（tan δ）：00(/)cos E σεδ'= 00(/)sin E σεδ''=sin tan cos E E δδδ''=='复数模量可表示为：*E E iE '''=+其绝对值为：E =在交变应力作用下，样品在每一周期内所损耗的机械能可通过下式计算：320()()W t d t E φεσπε''∆==∆与E''成正比，因此，样品WE''或损耗机械能的能力高低可以用tanδ值的大小来衡量。
高分子材料分析及测试期末复习及答案
期末复习作业一、名词解释1.透湿量透湿量即指水蒸气透过量。
薄膜两侧的水蒸气压差和薄膜厚度一定，温度一定的条件下1㎡聚合物材料在24小时所透过的蒸汽量（用θ表示）v2.吸水性吸水性是指材料吸收水分的能力。
通常以试样原质量与试样失水后的质量之差和原质量之比的百分比表示；也可以用单位面积的试样吸收水分的量表示；还可以用吸收的水分量来表示。
3.表观密度对于粉状、片状颗粒状、纤维状等模塑料的表观密度是指单位体积中的质量（用η表示）a对于泡沫塑料的表观密度是指单位体积的泡沫塑料在规定温度和相对湿度时的重量，故又称体积密度或视密度（用ρ表示）a4、拉伸强度在拉伸试验中，保持这种受力状态至最终，就是测量拉伸力直至材料断裂为止，所承受的最大拉伸应力称为拉伸强度（极限拉伸应力，用σ表示）t5、弯曲强度试样在弯曲过程中在达到规定挠度值时或之前承受的最大弯曲应力（用σ表示）f6、压缩强度指在压缩试验中试样所承受的最大压缩应力。
它可能是也可能不是试样破裂的瞬间所承受的压缩应力（用σ表示）e7、屈服点应力—应变曲线上应力不随应变增加的初始点。
8、细长比指试样的高度与试样横截面积的最小回转半径之比（用λ表示）9、断裂伸长率断裂时伸长的长度与原始长度之比的百分数（用ε表示）t10、弯曲弹性模量表示）比例极限应力与应变比值（用Ef11、压缩模量指在应力—应变曲线的线性围压缩应力与压缩应变的比值。
由于直线与横坐标的交点一般不通过原点，因此可用直线上两点的应力差与对应的应变差之比表示（用E表示）e12、弹性模量在负荷—伸长曲线的初始直线部分，材料所承受的应力与产生相应的应变之比（用E表示）13、压缩变形指试样在压缩负荷左右下高度的改变量（用∆h表示）14、压缩应变指试样的压缩变形除以试样的原始高度（用ε表示）15、断纹剪切强度指沿垂直于板面的方向剪断的剪切强度。
16、剪切应力试验过程中任一时刻试样在单位面积上所承受的剪切负荷。
17、压缩应力指在压缩试验过程中的任何时刻，单位试样的原始横截面积上所承受的压缩负荷（用σ表示）18、拉伸应力为试样在外作用力下在计量标距围，单位初始横截面上所承受的拉伸力（用σ表示）19、热性能高聚物的热性能是其与热或温度有关的性能的总称。