反气相色谱法表征聚合物表面性质的方法比较
表面能测试方法..
表面能的测试方法一、接触角法（碳纤维）这种方法主要参考Fowkes 的模型，该模型认为表面能是由可对材料表面引起作用的各种作用力引起的，并将固体和液体的表面自由能分解为色散作用成分、偶极作用成分、诱导作用成分、氢键作用成分、π键作用成分、静电作用成分和给体－受体作用成分之和。
OWRK 法建立在Fowkes 固体表面能加和理论基础之上，将固体表面自由能分为色散和极性分量，分别反映接触相之间不同分子类型间的作用力。
通过测试碳纤维与各种已知性质的小分子的接触角来计算碳纤维的表面能、色散分量和极性分量。
DCAT21 表面/界面张力仪，Dataphysics 仪器股份有限公司。
用吊片法测试四种小分子探测液体与碳纤维的前进接触角，每种小分子液体的接触角均为至少 5 次实验的平均值，将前进接触角代替杨氏接触角进行纤维表面自由能的计算。
由于纤维单丝的分散性较大，为了减少单丝分散性带来的测试误差，本文将4根碳纤维单丝均匀的黏在圆形夹具上，保证每根之间相互平行，并垂直于夹具底边，以保证4 根纤维同时与液面接触。
OWRK 法建立在Fowkes 固体表面能加和理论基础之上，将固体表面自由能分为色散和极性分量，分别反映接触相之间不同分子类型间的作用力。
Owens 和Wendt 认为固液两接触相间的界面张力可表述如下:式中分别为固体总表面能、色散分量和极性分量;表示测试液体表面张力、色散分量及极性分量，且满足将上述方程与杨氏方程结合得到:理论上，若能确定两种液体( 已知) 在固体表面的接触角，即可应用上述方程计算固体表面能和色散、极性分量。
以上是用OWRK 法计算表面能。
二、反相气相色谱法（IGC法）IGC 法: 英国SMS公司。
用甲烷测量死体积，载气为氦气，流速为10sccm。
测试时探针箱温度35℃，柱温箱温度30℃，相对湿度为0% 。
注射浓度是0. 04 p / po。
纤维装在经过惰性处理的玻璃柱内，质量为0. 800g 左右。
气相色谱与反气相色谱
摘要：反气相色谱法（IGC）是一个独特的一个经典的色谱方法细化了潜在的解锁的一些衡量药物的理化性质比较困难如粉末表面能材料，酸/碱/官能团表面极性，扩散动力学，溶解度湿度参数，表面的异质性和相转变温度/。
在IGC 的角色固定相（固体）和流动性（气体或蒸汽）阶段是从传统的气相色谱分析倒（GC）。
在IGC，单一气体或蒸气（探针）被注入到一个填充柱与固体样品调查而不是一种分析技术，IGC是材料表征技术。
日益复杂的药物和药物生产技术对测量广泛的固体原料药和制剂的物理化学性质的技术提出了新的需求。
反气相色谱或IGC是一种高度敏感和多功能的气相技术，能够表征固态材料的特征。
1967 发明的IGC和随后的IGC的理论和方法，从1976开始，持续到今天，是材料科学的兴趣日益增加的后果。
IGC最初只用于聚合物的合成，而今天，IGC可以用来研究合成聚合物和生物聚合物，共聚物，聚合物混合物，玻璃纤维和碳纤维，煤，和固体食物。
在技术文献IGC的更高调的原因包括操作方便和经济。
对IGC的基本工具是廉价的，坚固耐用，广泛使用，也适合路线实验室应用，因为它们是苛刻的基础研究。
IGC的数据在扩展温度范围内可以被很快的收集。
各种探针可用于在流动相探讨固定相的特性，否则只能有更多的时间和金钱去表征。
原理1966年Davis提出的，inverse gas chromatography，IGC。
IGC法是把被测样品(如聚合物样品)作为固定相，把某种已知挥发性的低分子化合物(探针分子)注入汽化室汽化后，用载气带入色谱柱中，在气相－聚合物相两相中进行分配。
由于聚合物的组成和结构不同，与探针分子的相互作用也就不同，由此研究聚合物的各种性质、聚合物与探针分子之间的相互作用以及聚合物与聚合物之间的相互作用。
IGC可以利用普通的气相色谱仪器。
气相色谱的原理与计算公式等均适用于反气相色谱。
选择合适的检测器，检测探针分子在色谱柱中的聚合物相中的保留时间tR，直接计算或换算成比保留体积Vg。
聚合物分析测试—裂解色谱和反相色谱法
聚合物分析测试—裂解色谱和反相色谱法裂解色谱（PGC）和反相色谱（IGC）由于高分子材料不能汽化，一般气相色谱不能直接测定高分子材料本身。
在普通气相色谱的进样部位加一个热裂解器，就成了裂解色谱。
裂解色谱是将高分子裂解成易挥发的较小分子，然后再将裂解产物进行气相色谱分析，从而来推断原样品的组成、结构和性质的分析方法。
科标分析以成熟的分析技术为理论依据，创建“光-色-热-质-元-化”联用的检测技术，在微量模块化方法学模拟技术中对产品的成分进行全方位的解析，科标分析聚合物分析测试服务，根据样品实际情况，制定专项检测方案，提供精准权威的检测数据。
常用的裂解器有：灯丝裂解器、管式炉裂解器、居里点裂解器和激光裂解器。
PGC在聚合物上的应用主要如下：（1）高聚物的直接鉴定，以整个谱图为“指纹图”；（2）共聚组成的分析；（3）鉴别共聚物和共混物；（4）高聚物链结构分析；（5）聚合物的热稳定性和热解机理研究。
在普通气相色谱中，固定相是已知的，被测的样品在流动相里。
反相色谱却相反，以被测的高分子为固定相，以惰性气体为流动相，为了测定需要，在流动相中加入一些探针分子，它们是挥发性的低分子（一般选择正构烷烃）。
IGC的测定方法与普通气相色谱相同，所不同的是IGC谱图只有一个峰，即一个保留体积。
测定随温度或流速的变化，可以研究高聚物的各种性质。
主要应用如下：（1）测定和。
结晶性高分子的IGC典型谱图见图11-5。
图11-5结晶性高分子的IGC谱图（2）结晶度的测定和结晶动力学研究；（3）齐聚物的分子量测定；（4）测定探针分子在聚合物中的扩散系数；（5）研究高分子溶液的热力学；（6）研究高分子的表面性质。
最新表面能测试方法
最新表面能测试方法表面能的测试方法一、接触角法(碳纤维)这种方法主要参考 Fowkes 的模型，该模型认为表面能是由可对材料表面引起作用的各种作用力引起的，并将固体和液体的表面自由能分解为色散作用成分、偶极作用成分、诱导作用成分、氢键作用成分、π 键作用成分、静电作用成分和给体 , 受体作用成分之和。
OWRK 法建立在 Fowkes 固体表面能加和理论基础之上，将固体表面自由能分为色散和极性分量，分别反映接触相之间不同分子类型间的作用力。
通过测试碳纤维与各种已知性质的小分子的接触角来计算碳纤维的表面能、色散分量和极性分量。
DCAT21 表面 /界面张力仪，Dataphysics 仪器股份有限公司。
用吊片法测试四种小分子探测液体与碳纤维的前进接触角，每种小分子液体的接触角均为至少 5 次实验的平均值，将前进接触角代替杨氏接触角进行纤维表面自由能的计算。
由于纤维单丝的分散性较大，为了减少单丝分散性带来的测试误差，本文将4根碳纤维单丝均匀的黏在圆形夹具上，保证每根之间相互平行，并垂直于夹具底边，以保证4 根纤维同时与液面接触。
OWRK 法建立在 Fowkes 固体表面能加和理论基础之上，将固体表面自由能分为色散和极性分量，分别反映接触相之间不同分子类型间的作用力。
Owens 和Wendt 认为固液两接触相间的界面张力可表述如下:式中分别为固体总表面能、色散分量和极性分量;表示测试液体表面张力、色散分量及极性分量，且满足将上述方程与杨氏方程结合得到:理论上，若能确定两种液体( 已知) 在固体表面的接触角，即可应用上述方程计算固体表面能和色散、极性分量。
以上是用 OWRK 法计算表面能。
二、反相气相色谱法(IGC法)IGC 法: 英国 SMS公司。
用甲烷测量死体积，载气为氦气，流速为 10sccm。
测试时探针箱温度35? ，柱温箱温度 30?，相对湿度为 0% 。
注射浓度是 0. 04 p / po。
纤维装在经过惰性处理的玻璃柱内，质量为 0. 800g 左右。
分析化学重点总结
分析化学重点总结分析化学是化学的一个重要分支，旨在通过实验手段对物质进行定性和定量分析。
在分析化学的研究中，我们掌握了许多重要的方法和技术，本文将对其中几个重点进行总结和分析。
一、原子吸收光谱法原子吸收光谱法是一种常用的定量分析方法，它基于原子对特定波长的电磁辐射的吸收。
这种方法常用于测定金属元素的含量，如铁、锌、铜等。
通过将待测溶液中的金属离子蒸发成原子，在特定波长下测量其吸光度，从而得出溶液中金属元素的浓度。
这种方法简单而准确，适用于多种样品类型和浓度范围。
二、气相色谱法气相色谱法是一种常用的分离和定性分析方法，广泛应用于有机物的分析和质谱联用技术中。
在气相色谱法中，样品经过特定的处理后，注入到柱中，然后通过控制柱温、流速等参数，使各种成分在柱中得到不同程度的分离。
这些成分随后通过检测器的检测，得出它们的峰高和峰面积，从而进行定性和定量分析。
气相色谱法具有分离效果好、分析时间短、分析精度高等优点，在有机合成、环境检测、药物分析等领域得到广泛应用。
三、红外光谱法红外光谱法是一种常用的物质组成分析方法。
它利用物质对不同波长红外辐射的吸收特性，通过测定吸收峰在不同波数下的位置和强度，可以确定物质中的官能团和化学键类型，从而推测物质的化学结构和性质。
红外光谱法广泛应用于有机物的鉴定和质量控制领域，如药物的纯度分析、聚合物的结构表征等。
四、电化学分析法电化学分析法是利用电化学原理进行分析的方法。
它基于电极与待测物质之间发生的化学反应或电化学反应，通过测量电流、电压或电荷量等电化学参数，来推测分析物质的含量、反应动力学等信息。
电化学分析法在环境监测、电池工业、生物传感器等领域得到广泛应用。
常用的电化学方法包括电动势法、极谱法、电导率法等。
总结：以上所述的分析化学方法仅是其中的一部分，分析化学涉及的内容非常广泛且多样化。
不同的分析方法适用于不同的分析对象和问题，我们需要根据实际情况选择合适的方法进行分析和检测。
【化学检测方法】化学分析法的优缺点
【化学检测方法】化学分析法的优缺点化学专业学生必备：各种仪器分析的及谱图表示方法！！紫外吸收光谱 UV分析原理：吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁谱图的表示方法：相对吸收涨落光能量随吸收发射率的变化提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中才中不同电子结构的信息荧光光谱法 FS分析原理：被电磁辐射激发后才，从最低单线激发态回到单线基态，发射荧光谱图的表示方法：发射的荧光能量随光波长的萤光变化提供的信息：荧光效率和寿命，提供分子中不同电热敏电阻的信息红外吸收光谱法 IR分析原理：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供服务租用功能团或化学键的特征振动频率拉曼光谱法 Ram分析原理：吸收光能后，引致具有极化率变化的分子振动，产生拉曼散射谱图的表示方法：散射光能量随普兰位移的变化变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，获取功能团或化学键的特征振动频率核磁共振波谱法 NMR分析原理：在外磁场中，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的重要信息电子顺磁共振波谱刑事法 ESR分析原理：在外磁场中，分子中未成对电子吸收微波能量，产生电子自旋能级能阶谱图的表示方法：光能量或微分能量随磁场强度变化提供的信息：谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数，直接提供未成对电子密度、分子键特性及构象几何构型内部信息质谱分析法 MS分析原理：分子在无定形中被电子轰击，形成离子，通过电磁场按不同m/e分离谱图的表示方法：以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e的变化提供的信息：及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的内部信息气相色谱法 GC分析原理：样品中各组分在流动相和固定相之间，由于分配系数不同而裂解谱图的表示方法：柱后涨落流出物浓度随保留值的变化提供的信息：峰的保留值与组分热力学参数有关，是定性依据；峰面积与组分丰度有关反气相色谱法 IGC分析原理：探针分子保留值的探针变化取决于它和作为固定相的聚合物样品相互之间的相互作用力谱图的表示方法：探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线提供的信息：探针分子保留值与温度的关系提供聚合物的热力学参数裂解气相色谱法 PGC分析原理：高分子复合材料在一定条件下让下瞬间裂解，必然可获得具有一定特征的碎片谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：谱图的指纹碎片性或特质碎片峰，表征聚合物的化学基本概念结构和几何构型凝胶色谱法 GPC分析原理：样品通过水溶性柱时，按分子的流体力学体积不同需要进行分离，大分子先流出谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：高聚物的平均分子量及其分布热重法 TG分析原理：在控温环境中，样品重量随温度或时间变化谱图的表示方法：样品的重量分数随或时间的变化曲线提供的信息：曲线陡降处为样品失重二区，电子商务平台区为样品的热稳定区热差分析 DTA分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，由于二者导热系数不同严寒产生温差，记录温度随环境温度或时间的热量变化谱图的表示方法：温差随环境温度或时间的变化对数提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息示差扫描量热分析 DSC分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，记录保持温差为零时，所需能量随盐度或时间的变化谱图的表示方法：或其变化率随环境温度或时间的变化曲线提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息静态热―力分析 TMA分析原理：样品在恒力作用下产生的形变随温度或时间变化谱图的表示方法：样品形变值随温度或时间变化曲线提供的信息：热转变温度和力学平衡态动态热―力分析 DMA分析原理：样品在周期性变化的外力作用下所产生的形变外力作用随温度的变化谱图的表示方法：模量或tg δ随温度变化曲线提供的信息：热转变温度模量和tg δ透射电子显微术 TEM分析原理：时电磁辐射电子束穿透试样时发生散射、吸收、干涉和衍射，使得在相平面逐步形成衬度，显示出图象谱图的表示方法：质厚衬度象、明场衍衬象、暗场衍衬象、晶格条纹象、和分子象提供的信息：晶体形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构和晶格与缺陷等扫描电子显微术 SEM分析原理：用电子技术检测高能电子束与样品作用时产生二次电子、背散射电子、吸收电子、X 射线等并放大成象谱图的表示方法：背散射象、二次电子象、吸收电流象、元素的线分布和面分布等提供的信息：断口形貌、表面显微结构、聚合物内部的显微结构、微区元素分析与数学模型元素分析等原子吸收 AAS原理：通过原子化器将检测待测试样原子化，待测原子吸收待测元素空心阴极灯的光，从而使用检测器检查到能量的能量变低，从而得到吸光度。
化学表征方法
紫外吸收光谱UV分析原理：吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息荧光光谱法FS 分析原理：被电磁辐射激发后，从最低单线激发态回到单线基态，发白卄、|/.射荧光谱图的表示方法：发射的荧光能量随光波长的变化提供的信息：荧光效率和寿命，提供分子中不同电子结构的信息红外吸收光谱法IR 分析原理：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率拉曼光谱法Ram 分析原理：吸收光能后，引起具有极化率变化的分子振动，产生拉曼散射谱图的表示方法：散射光能量随拉曼位移的变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率核磁共振波谱法NMR分析原理：在外磁场中，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息电子顺磁共振波谱法ESR 分析原理：在外磁场中，分子中未成对电子吸收射频能量，产生电子自旋能级跃迁谱图的表示方法：吸收光能量或微分能量随磁场强度变化提供的信息：谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数，提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息质谱分析法MS 分析原理：分子在真空中被电子轰击，形成离子，通过电磁场按不同m/e 分离谱图的表示方法：以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e 的变化提供的信息：分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的信息气相色谱法GC 分析原理：样品中各组分在流动相和固定相之间，由于分配系数不同而分离谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：峰的保留值与组分热力学参数有关，是定性依据；峰面积与组分含量有关反气相色谱法IGC 分析原理：探针分子保留值的变化取决于它和作为固定相的聚合物样品之间的相互作用力谱图的表示方法：探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线提供的信息：探针分子保留值与温度的关系提供聚合物的热力学参数裂解气相色谱法PGC分析原理：高分子材料在一定条件下瞬间裂解，可获得具有一定特征的碎片谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：谱图的指纹性或特征碎片峰，表征聚合物的化学结构和几何构型凝胶色谱法GPC分析原理：样品通过凝胶柱时，按分子的流体力学体积不同进行分离，大分子先流出谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：高聚物的平均分子量及其分布热重法TG 分析原理：在控温环境中，样品重量随温度或时间变化谱图的表示方法：样品的重量分数随温度或时间的变化曲线提供的信息：曲线陡降处为样品失重区，平台区为样品的热稳定区热差分析DTA分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，由于二者导热系数不同产生温差，记录温度随环境温度或时间的变化谱图的表示方法：温差随环境温度或时间的变化曲线提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息示差扫描量热分析DSC 分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，记录维持温差为零时，所需能量随环境温度或时间的变化谱图的表示方法：热量或其变化率随环境温度或时间的变化曲线提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息静态热―力分析TMA 分析原理：样品在恒力作用下产生的形变随温度或时间变化谱图的表示方法：样品形变值随温度或时间变化曲线提供的信息：热转变温度和力学状态动态热―力分析DMA 分析原理：样品在周期性变化的外力作用下产生的形变随温度的变化谱图的表示方法：模量或tg 5随温度变化曲线提供的信息：热转变温度模量和tg 5透射电子显微术TEM 分析原理：高能电子束穿透试样时发生散射、吸收、干涉和衍射，使得在相平面形成衬度，显示出图象谱图的表示方法：质厚衬度象、明场衍衬象、暗场衍衬象、晶格条纹象、和分子象提供的信息：晶体形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构和晶格与缺陷等扫描电子显微术SEM 分析原理：用电子技术检测高能电子束与样品作用时产生二次电子、背散射电子、吸收电子、X 射线等并放大成象谱图的表示方法：背散射象、二次电子象、吸收电流象、元素的线分布和面分布等提供的信息：断口形貌、表面显微结构、薄膜内部的显微结构、微区元素分析与定量元素分析等原子吸收AAS原理：通过原子化器将待测试样原子化，待测原子吸收待测元素空心阴极灯的光，从而使用检测器检测到的能量变低，从而得到吸光度。
表面能测试方法
表面能的测试方法一、接触角法（碳纤维）这种方法主要参考Fowkes 的模型，该模型认为表面能是由可对材料表面引起作用的各种作用力引起的，并将固体和液体的表面自由能分解为色散作用成分、偶极作用成分、诱导作用成分、氢键作用成分、π键作用成分、静电作用成分和给体－受体作用成分之和。
OWRK 法建立在Fowkes 固体表面能加和理论基础之上，将固体表面自由能分为色散和极性分量，分别反映接触相之间不同分子类型间的作用力。
通过测试碳纤维与各种已知性质的小分子的接触角来计算碳纤维的表面能、色散分量和极性分量。
DCAT21 表面/界面张力仪，Dataphysics 仪器股份有限公司。
用吊片法测试四种小分子探测液体与碳纤维的前进接触角，每种小分子液体的接触角均为至少 5 次实验的平均值，将前进接触角代替杨氏接触角进行纤维表面自由能的计算。
由于纤维单丝的分散性较大，为了减少单丝分散性带来的测试误差，本文将4根碳纤维单丝均匀的黏在圆形夹具上，保证每根之间相互平行，并垂直于夹具底边，以保证4 根纤维同时与液面接触。
OWRK 法建立在Fowkes 固体表面能加和理论基础之上，将固体表面自由能分为色散和极性分量，分别反映接触相之间不同分子类型间的作用力。
Owens 和Wendt 认为固液两接触相间的界面张力可表述如下:式中分别为固体总表面能、色散分量和极性分量;表示测试液体表面张力、色散分量及极性分量，且满足将上述方程与杨氏方程结合得到:理论上，若能确定两种液体( 已知) 在固体表面的接触角，即可应用上述方程计算固体表面能和色散、极性分量。
以上是用OWRK 法计算表面能。
二、反相气相色谱法（IGC法）IGC 法: 英国SMS公司。
用甲烷测量死体积，载气为氦气，流速为10sccm。
测试时探针箱温度35℃，柱温箱温度30℃，相对湿度为0% 。
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【摘要】以聚甲基丙烯酸甲酯 丙烯酸丁酯 苯乙烯基七环戊基多面齐聚倍半硅氧烷三元共聚物为模型聚合物，全面介绍了反气相色谱技术表征聚合物表面性质的方法，探讨了不同的计算方法对测定结果的影响。
结果表明：Schultz方法和Dorris/Gray方法均可用于计算聚合物的表面能的色散分量γＤs，但两者测得的γＤs值存在一定的差异，且随温度的升高，差异逐渐增大，Dorris/Gray方法更适合于计算聚合物的γＤs；而Sawyer、Schultz和Papirer 3种方法都能表征聚合物表面与极性探针的特殊相互作用以及聚合物表面的酸碱特征，其中以溶剂探针的沸点作参照点的Sawyer计算方法更具有简单、快捷的优点，更具有实用性。
【关键词】反气相色谱表面性质聚合物1 引言高分子材料因其独特的性能，已广泛应用于工业、农业、航空航天、国防、民用生活等各个领域。
对于聚合物片材、薄膜、纤维等，其表面性质甚至比其本体性质更重要[1]。
反气相色谱（Inverse Gas Chromatography, IGC）所采用的气相色谱实验技术成熟、操作简便、设备简单，而且可得到的数据量大，在研究聚合物的热转变、结晶行为、溶液的热力学性质以及聚合物共混的热力学相溶性等方面获得了广泛应用[2～5]。
特别是20世纪90年代以来，IGC技术在聚合物表面性质的表征中同样获得了成功的应用[6～8]，能够从理论上为聚合物材料的共混和复合提供有价值的实验依据。
因此，IGC技术可能成为表征聚合物表面性质的常用方法。
IGC技术表征聚合物的表面性质包括：溶剂分子与聚合物表面分子间的相互作用参数、聚合物表面能的色散分量以及表面的酸性常数和碱性常数等。
计算过程中，同一参数可以采用不同的处理方法得到。
本研究以聚甲基丙烯酸甲酯 丙烯酸丁酯 苯乙烯基七环戊基多面为模型聚合物，采用齐聚倍半硅氧烷三元共聚物(poly(MMA co BA co styryl POSS))IGC技术测定聚合物表面能的色散分量以及表面的酸性常数和碱性常数等物理化学参数，介绍了数据的计算方法，并比较了不同计算方法的可行性和实用性。
2 实验部分2.1 仪器与试剂GC 16A型气相色谱仪（日本岛津公司）；色谱工作站：N2000(南京千谱公司)。
探针分子：正己烷(Hexane)、正庚烷(Heptane)、正辛烷(Octane)、正壬烷(Nonane)、乙酸乙酯(Ethylacetate, EtAc)、二氯甲烷(Dichloromethane, DCM)、三氯甲烷(Trichloromethane, TCM )、乙醚(Diethylether)、四氢呋喃(Tetrahydrofuran, THF)、丙酮(Acetone)均为分析纯，其物理化学性质见表1，硅藻土载体(60～80目)，以上试剂均购于上海化学试剂厂；甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、苯乙烯基七环戊基多面齐聚倍半硅氧烷（styryl POSS）三元共聚物（自制，制备方法及表征见文献[8]）。
2.2 IGC分析2.2.1 色谱柱的制备将聚合物于室温下溶解在三氯甲烷中，加入粒径为0.15～0.18 mm(60～80目)的102硅烷化白色担体，减压旋转蒸发出溶剂后真空干燥至恒重，采用抽吸法将聚合物固定相填装到2000 mm×4.0 mm不锈钢柱管中，色谱柱在130℃下通氮气老化8 h。
2.2.2 IGC分析氢火焰离子检测器（FID），氮气作载气，室温下用皂沫流量计在柱末端测定流速，载气速率为：30 mL/min，检测器温度：200℃，进样温度：200℃，柱温范围分别为：307～327 K，用甲烷气体测定死时间，进样量：0.1 μL。
表1 探针分子的特性参数[9,10]（略）Table 1 Characteristics of some probes3 结果与讨论3.1 表面能的色散分量的计算方法根据Fowkes的理论[11,12]，探针分子与聚合物固定相表面分子之间的相互作用主要由色散相互作用和酸 碱相互作用(包括氢键)组成，这两种相互作用是相对独立的，且具有加和性；与此对应，聚合物的表面能γs则为色散分量和极性分量的总和，具体表达为：γs=γDs+γABs（1）上标D和AB分别代表色散相互作用和酸碱相互作用，在IGC测定过程中，当采用非极性的溶剂(如正构烷烃)为探针分子时，它们与聚合物固定相表面的相互作用可以认为是纯色散作用。
因此，可根据测得的比保留体积V０g计算聚合物表面能的色散分量γＤs。
常用计算方法有Schultz法和Dorris/Gray法。
3.1.1 Schultz法[13] 在反气相色谱中，探针分子在聚合物表面的摩尔吸附自由能ΔGa与探针分子的比保留体积V０g的关系如下：－ΔＧa=RTlnV0g＋Ｋ（２）式中R是气体常数，T是色谱柱的柱温，参数K与聚合物在固定相中的质量、聚合物的表面积以及吸附状态相关，对于同一个研究体系，K值为常数。
Schultz等人基于粘附功（WA）与ΔGa的关系，提出了计算聚合物的γＤs的方法：ＲＴlnV0g=2Na(γＤＬ)１／２（γＤs）1/2+K(3)式中a为探针分子的表面积，N为Avogadro′s 常数，γＤＬ为探针分子的表面能的色散分量。
在一定温度条件下，ＲＴlnV0g与a(γＤＬ)１／２呈线性关系，根据直线的斜率可以求得γＤs值。
如图1所示，5种温度条件下所测得的直线的线性相关系数R均大于0.99，表明了方法的可行性。
图1 正构烷烃探针分子的RTlnVgo 值与 a (γＤL)1/2关系（略）Fig.1 RTlnV０g versus a (γＤL)1/2 plot for the adsorption of n alkanes onpoly(MMA co BA co styryl POSS)□: 307 K; ▲: 312 K; △: 317 K; ◆: 322 K; ◇: 327 K．3.1.2 Dorris/Gray法[14] Dorris/Gray提出计算γＤs的公式如下：γＤs＝（ΔＧＣＨ２a／ＮaCH2）2/(4γＣＨ２)（４）式中，N为Avogadro′s常数；aCH2为被吸附单个亚甲基与聚合物接触部分的面积，通常为0.06 nm2 [6,7,14]，γＣＨ２表示仅由CH2基团构成的固体物质的表面能，以聚乙烯作为标准，其表面能与温度（Ｔ）的关系为[7,9,1４]：γＣＨ２＝３６．８－０．０５８Ｔ(5)ΔＧＣＨ２a表示单个亚甲基在聚合物表面吸附的吸附自由能，可以通过一定温度条件下，正构烷烃分子在聚合物表面的吸附自由能（ＲＴlnV0g）与正构烷烃分子链中的碳原子数呈线性关系，由直线的斜率获得（见图2）。
图2表明：在实验温度范围内，ＲＴlnV0g与正构烷烃分子链中的碳原子数呈良好的线性关系。
根据上的表面能的色散分量γＤs列入表述两种方法计算poly(MMA co BA co styryl POSS)2。
图2 正构烷烃探针分子的RTlnV０g 值与其碳原子数的关系（略）Fig.2 Plot of RTlnV０g versus number of carbon atoms in the n alkane series on poly(MMA co BA co styryl POSS)□: 307 K; ▲: 312 K; △: 317 K; ◆: 322 K; ◇: 327 K．的表面能的色散分量γＤs (mJ／m2)（略）表2 Poly(MMA co BA co styryl POSS)Table 2 Dispersive component of the surface energy of poly(methylmethacrylat co n butyl acrylate co cyclopentyl polyhedral oligomeric silsesguioxane)Ｄs (mJ／m2) (poly(MMA co BA co styryl POSS)) treating with different method γ数据表明：在5个温度条件下，Dorris/Gray方法计算的色散分量γＤs明显高于Schultz方法所计算的结果，并随温度的升高，两者的差异逐渐增大；而且γＤs随温度的变化趋势略有改变。
研究结果表明，Dorris/Gray方法更为合适计算聚合物表面能的色散分量。
主要原因：其一，Schultz方法中正构烷烃探针分子的表面积是以假定的球形分子计算的，通常定义为常数，实际上，探针分子为非球形分子，其表面积与其在固体表面的吸附状态、环境温度有一定的关系，研究表明[15]：采用“a”的实验值和理论值所计算的γＤs与温度有很大的关系，测试的温度越高，两者的差值越大。
其二，Dorris/Gray方法计算方便简单，计算过程中避免了探针分子的表面积和表面能的色散分量等参数的影响。
3.2 表面吸附自由能的特殊作用分量和吸附焓的特殊作用分量的计算方法聚合物基复合材料界面粘结性能是影响其使用性能的重要因素之一。
根据Fowkes的界面酸碱作用理论，聚合物基复合材料中的基体与填料可视为广义的酸碱，要实现好的粘接，则需进行界面优化，使界面酸碱性匹配。
根据Fowkes的理论，极性探针分子在聚合物固定相表面吸附的吸附自由能同样也为色散分量（ΔＧＤa）和特殊作用分量（ΔＧＡＢa）的总和，即：ΔＧa＝ΔＧＤa+ΔGABa(6)在反气相色谱中，与ΔＧＤa相关的极性探针的比保留体积同样分为色散作用贡献和酸碱特殊作用贡献两部分。
根据公式（4），测定极性探针分子在聚合物固定相表面吸附的ΔＧＡＢa，必须从总的表面吸附自由能（ΔＧＤa）中扣除色散作用的贡献（ΔＧＤa），而ΔＧＤa则通过测定正构烷烃探针的比保留体积来得到。
通常有3种方法扣除ΔＧＤa，即Sawyer法（方法一）、Schultz法（方法二）以及Papirer法（方法三）。
Sawyer[16]等人采用溶剂探针的沸点作为参照对象，以正构烷烃探针在聚合物表面吸附的吸附自由能（ＲＴlnV0g）对其沸点作图，两者具有良好的线性关系（如图3所示）。
该直线定为色散作用对总表面吸附自由能的贡献的参考线。
极性探针聚合物表面吸附的表面吸附自由能则不同程度的偏离这一直线，其偏离程度的大小反映了探针与聚合物表面的酸碱作用，从极性探针与烷烃探针所在直线的距离可以求出表面吸附自由能的特殊作用分量（ΔＧＡＢa），部分文献定义为特殊相互作用强度（Isp）[17]。
Schultz [13]等人采用溶剂探针的a（γＤＬ）１／２作为参照对象，以正构烷烃探针的吸附自由能（ＲＴlnV0g）对其a（γＤＬ）１／２值作图，确定为色散作用对总表面吸附自由能的贡献的参考线（如图4所示）。