聚乙烯 拉曼 结晶度
密度法测定聚乙烯的结晶度实验报告
实验四 密度法测定聚乙烯的结晶度聚合物的结晶度是结晶聚合物的重要性能指标, 对高聚物的许多物理化学及其应用有很大的影响。
聚合物的结晶与小分子的结晶不完全相同, 它比小分子晶体有更多的缺陷。
通过结晶度的测定, 可以进一步了解到聚合物的一些重要物理参数。
聚合物结晶度的测定方法主要有：X 射线衍射法、红外吸收光谱法、核磁共振法、差热分析法、反相色谱法和密度法。
其中密度法具有设备简单、操作容易、准确快速的特点, 常用来研究高聚物结晶度。
一、实验目的与要求1.掌握密度法测定聚合物结晶度的基本原理和方法。
2.用密度法测定聚乙烯的密度并计算其结晶度。
二、实验原理由于聚合物大分子链结构的复杂性, 聚合物的结晶往往表现得不完善。
如果假定结晶聚合物中只包括晶区和无定形区两部分, 则定义晶区部分所占的百分数为聚合物的结晶度, 用重量百分数 表示, 则有:%100⨯+=无定形区重量晶区重量晶区重量c x （4-1） 聚合物密度与表征内部结构规整程度的结晶度有着一定关系。
通常把密度ρ看作是聚合物中静态部分和非晶态部分的平均效果。
一般而言, 聚合物结晶度越高, 其密度也就越大。
由于结晶高聚物只有晶相和非晶相共存结构状态, 因而可以假定高聚物的比容（密度的倒数）是晶相的比容与非晶相的比容的线性加和:)1(111c ac c x x -ρ+ρ=ρ （4-2） 若能得知被测高聚物试样完全结晶（即100%结晶）时的密度ρ和无定形时的密度ρa, 则可用测得的高聚物试样密度ρ计算出结晶度 , 即:%100)()(⨯ρ-ρρρ-ρρ=a c a c c x （4-3） 该式表明, 只要测出聚合物试样的密度, 即可求得其结晶度。
聚合物的密度ρ可用悬浮法测定。
恒温条件下, 在试管中调配一种能均匀混合的液体, 使混合液体与待测试样密度相等。
此时, 试样便悬浮在液体中间, 保持不浮不沉, 再测定该混合液体的密度, 即得该试样的密度。
三、仪器与药品1、仪器试管、滴液漏斗、滴管、玻璃棒、超级恒温槽、精密温度计和比重瓶等。
浅谈聚乙烯密度的拉曼光谱检测
浅谈聚乙烯密度的拉曼光谱检测近几年，相关行业科研人员关注的重点始终放在如何提高针对聚乙烯密度所开展检测工作的质量和效率方面，拉曼光谱正是因此而被应用在对聚乙烯密度进行检测的过程之中的。
文章首先对拉曼光谱进行了概述，然后对实验前期的准备工作进行了说明，最后通过理论与实际相结合的方式，针对聚乙烯所对应拉曼光谱信号的收集和处理工作进行了探讨，供科研人员参考。
标签：聚乙烯密度；拉曼光谱；检测作为对聚乙烯产品质量加以衡量的重要指标，如何保证对聚乙烯密度进行准确检测始终是科研人员工作的重点，如果能够根据产品生产牌号具有的要求，实现聚乙烯密度的实时监控，则能够通过对生产可控性进行增强的方式，保证产品质量的提高。
但是包括浮沉法、密度计法和比重瓶法在内的多种传统检测方法均存在一定缺陷，无法保证检测工作的顺利开展。
因此，以拉曼光谱为出发点对检测工作进行探究具有非常重要的现实意义。
1 拉曼光谱的概述拉曼散射又被称为拉曼效应，指的是光在通过介质的过程中，由于分子运动和入射光之间相互作用导致频率出现变化的散射，物质不同，拉曼散射频率也会有所不同。
因此，拉曼光谱通常被用于对物质结构进行分析和检测的过程中。
作为无损检测技术的一种，拉曼光谱凭借高灵敏度、稳定性良好以及检测速度快的优势，被石油、环保、材料、生物等诸多领域所认可并应用。
2 实验前期的准备工作2.1 仪器、样品的选用本文将聚乙烯粉料作为检测样品，对样品光谱信号进行采集时应用的仪器为傅里叶拉曼光谱仪，软件为傅里叶拉曼光谱仪。
2.2 样品信号的采集在对样品光谱信号进行采集时，傅里叶拉曼光谱仪所对应工作参数分别是，激光強度：500mW；分辨率：4cm-1；光谱扫描范围：0～3600cm-1；扫描次数：32次。
3 数据的收集和处理3.1 PLS法在对聚乙烯密度进行检测的过程中应用PLS法，主要涉及对拉曼光谱信号进行采集、预处理，以及针对偏最小二乘法完成回归建模这三个步骤。
文中在对拉曼光谱信号进行预处理时应用的方法是多元散射校正。
激光拉曼光谱的原理和应用
激光拉曼光谱的原理和应用当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时,大部分的光会暗原来的发现透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。
在垂直方向观察时,除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外,还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应.由于拉曼谱线的数目,位移的大小,谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关.因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。
目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定,分子结构的研究推荐激光拉曼光谱法是以拉曼散射为理论基础的一种光谱分析方法。
激光拉曼光谱法的原理是拉曼散射效应.拉曼散射：当激发光的光子与作为散射中心的分子相互作用时，大部分光子只是发生改变方向的散射，而光的频率并没有改变，大约有占总散射光的10－10－１0—6的散射，不公改变了传播方向,也改变了频率。
这种频率变化了的散射就称为拉曼散射。
对于拉曼散射来说,分子由基态E0被激发至振动激发态E1，光子失去的能量与分子得到的能量相等为△E 反映了指定能级的变化。
因此，与之相对应的光子频率也是具有特征性的,根据光子频率变化就可以出分子中所含有的化学键或基团。
这就是拉曼光谱可以作为分子结构的分析工具的理论工具. 拉曼光谱仪的主要部件有:激光光源、样品室、分光系统、光电检测器、记录仪和计算机。
应用激光拉曼光谱法的应用有以下几种：在有机化学上的应用,在高聚物上的应用,在生物方面上的应用，在表面和薄膜方面的应用。
有机化学拉曼光谱在有机化学方面主要是用作结构鉴定的手段，拉曼位移的大小、强度及拉曼峰形状是碇化学键、能团的重要依据。
利用偏振特性，拉曼光谱还可以作为顺反式结构的依据。
高聚物拉曼光谱可以提供碳链或环的结构信息。
在确定异构体（单休异构、位置异构、几何异构和空间立现异构等）的研究中拉曼光谱可以发挥其独特作用。
电活性聚合物如聚毗咯、聚噻吩等的研究常利用拉曼光谱为工具,在高聚物的生产方面，如对受挤压线性聚乙烯的形态、高强度纤维中紧束分子的观测，以及聚乙烯磨损碎片结晶度的测量等研究中都彩了拉曼光谱。
聚乙烯 拉曼 结晶度
聚乙烯拉曼结晶度聚乙烯是一种常见的塑料材料，广泛应用于包装、建筑、电子等领域。
聚乙烯的结晶度是一个重要的性质，对其物理和机械性能有着重要影响。
我们需要了解什么是结晶度。
结晶度是指聚合物中结晶部分的百分比。
聚乙烯是由乙烯单体聚合而成的聚合物，其中的结晶部分是由聚乙烯链的有序排列形成的。
结晶度可以通过拉曼光谱来进行表征和分析。
拉曼光谱是一种非常有效的分析聚合物结构的方法。
通过照射样品并测量散射光的频率和强度，可以得到与分子振动有关的信息。
聚乙烯的拉曼光谱在不同结晶度下会有所差异。
在低结晶度下，聚乙烯的拉曼光谱表现出较强的非晶态特征。
非晶态聚乙烯的分子链排列较为松散，没有明显的有序性。
在拉曼光谱中，非晶态聚乙烯会显示出较宽的峰，峰形较为平坦。
这是因为非晶态聚乙烯的分子链振动模式较为复杂，没有明显的频率选择性。
而在高结晶度下，聚乙烯的拉曼光谱表现出较强的晶态特征。
晶态聚乙烯的分子链排列有序，呈现出明显的结晶结构。
在拉曼光谱中，晶态聚乙烯会显示出较窄的峰，峰形较为尖锐。
这是因为晶态聚乙烯的分子链振动模式较为简单，只有特定的频率可以被激发。
通过分析聚乙烯的拉曼光谱，可以确定其结晶度。
结晶度的计算可以根据拉曼峰的面积比来进行。
通过测量不同拉曼峰的面积，并计算其比值，可以得到结晶度的定量信息。
当聚乙烯的结晶度较低时，非晶态峰的面积比较大，而当结晶度较高时，晶态峰的面积比较大。
聚乙烯的结晶度对其性能有着重要影响。
高结晶度的聚乙烯具有较高的硬度、强度和刚性，适用于制作坚固的结构件。
而低结晶度的聚乙烯则具有较高的韧性和柔软性，适用于制作柔性包装材料。
因此，在实际应用中，可以根据需要选择合适结晶度的聚乙烯材料。
聚乙烯的结晶度是一个重要的性质，可以通过拉曼光谱来进行表征和分析。
高结晶度的聚乙烯具有较高的硬度和强度，而低结晶度的聚乙烯具有较高的韧性和柔软性。
结晶度的选择对聚乙烯的性能和应用有着重要影响。
通过对聚乙烯的结晶度进行控制和调节，可以满足不同领域的需求，提高聚乙烯的应用价值。
超高分子量聚乙烯结晶度测试方法
超高分子量聚乙烯结晶度测试方法
1.样品制备
首先，需要将超高分子量聚乙烯切割成适当大小的样品片。
从不同位置取样，以保证测试结果的代表性。
2.X射线衍射法（XRD）
将样品片放置在X射线衍射仪器中，通过控制不同的条件对样品进行扫描。
通常使用CuKα源，扫描范围一般为2θ=5°-40°。
3.DSC法（差示扫描量热法）
DSC法是一种通过测量物质热量吸收和释放来检测材料熔化与结晶等性质的方法。
样品片放置在DSC仪器中，通过控制不同的条件进行扫描。
温度范围一般为室温至160℃，扫描速率为10℃/min。
4.热收缩法
将样品片浸泡在沸水中一段时间，然后取出并迅速测量其长度。
由于结晶度的增加会导致聚合物的收缩率增加，因此可以通过测量收缩率来间接评估样品的结晶度。
5.热重分析法（TGA）
TGA是一种通过测量样品在升温过程中失去重量的方法，可以对样品的热稳定性进行评估。
同时，也可以通过测量样品在升温过程中的失重情况来推测其结晶度情况。
6.极化显微镜法（POM）
极化显微镜可以检测材料的结晶度和结晶尺寸。
通过观察样品在极化显微镜下的显色变化，可以了解其结晶度的情况。
以上是常用的几种超高分子量聚乙烯结晶度测试方法，每种方法都有其优缺点和适用范围。
在进行结晶度测试时，可以选择适合自己需要的一种或多种方法来综合评估样品的结晶度。
基于聚苯乙烯微球的拉曼增强效应及其应用于金单晶表面单层分子的检测
[Communication]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.-Chim.Sin .,2008,24(11)：1941-1944November Received:August 6,2008;Revised:September 12,2008;Published on Web:September 30,2008.English edition available online at *Corresponding author.Email:bren@;Tel:+86592-2186532.国家自然科学基金(20673086,20825313)、教育部新世纪优秀人才计划(NCET -05-0564)和国家重点基础研究发展规划(973)项目(2007CB935603)资助鬁Editorial office of Acta Physico -Chimica Sinica基于聚苯乙烯微球的拉曼增强效应及其应用于金单晶表面单层分子的检测林秀梅王翔刘郑任斌*(厦门大学化学化工学院化学系,固体表面物理化学国家重点实验室,福建厦门361005)摘要：利用在样品表面上组装聚苯乙烯微球,可以使得表面拉曼信号得到增强.系统考察了增强效应与微球粒子尺寸的依赖关系,发现当微球直径为3.00μm 时,拉曼信号的增强效应最强,可以达到约5倍的增强.进一步利用聚苯乙烯微球的增强效应,获得了单层吸附在Au(111)表面上具有共振增强效应的异氰基孔雀石绿分子的拉曼信号,得到约20倍的信号净增强,相当于约3个数量级的拉曼增强效应,表明利用这种方法可以显著提高单晶表面吸附分子的检测灵敏度.这种增强效应主要是由于激光在透明微球的作用下,在微球底部产生纳米光束流,从而形成高度局域化的电磁场,使拉曼散射过程得到极大的增强.初步探讨了两种类型样品表面获得不同的增强效应的原因.关键词：聚苯乙烯微球;纳米光束流;金单晶表面;孔雀石绿分子;表面增强拉曼光谱中图分类号：O647Enhanced Raman Scattering by Polystyrene Microspheres and Applicationfor Detecting Molecules Adsorbed on Au Single Crystal SurfaceLIN Xiu -MeiWANG XiangLIU ZhengREN Bin *(State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces,Department of Chemistry,College of Chemistry and ChemicalEngineering,Xiamen University,Xiamen 361005,Fujian Province,P.R.China )Abstract ：By assembling polystyrene microsphores on a sample surface,the surface Raman signal could be enhanced.The dependence of the enhancement effect on the size of microparticles was systematically investigated and it was found that microparticles with a diameter of 3.00μm showed the highest enhancement of ca 5folds.By utilizing the enhancement effect of the microspheres,the surface Raman intensity of malachite green isothiocyanate (MGITC)adsorbed on Au(111)surface could be enhanced by 20folds,indicating that this method could effectively improve the detection sensitivity of surface Raman spectroscopy for the adsorbed species on single crystal surface.The later signal increment corresponds to the Raman enhancement effect of nearly 3orders of magnitude.The enhancement effect is mainly owing to the formation of nanojets when a laser is focused on the microspheres of appropriate diameter.The formation of nanojets will lead to the highly localized electromagnetic field,which will then significantly enhance the Raman process in the nanojets.The main reason for obtaining different enhancements on two types of samples was analyzed.Key Words ：Polystyrene microsphere;Nanojet;Au single crystal surface;Malachite green isothiocyanate;Enhanced Raman spectroscopy拉曼光谱作为一种振动光谱技术,可以覆盖分子振动的所有频率区间,在研究各种固/液、固/气和固/固界面体系中有其独特的优势,更可以用来从分子水平上深入表征各种表面(界面)的结构和过程[1].1941Acta Phys.-Chim.Sin.,2008Vol.24但是,受其检测灵敏度的限制,直到发现表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)现象以后,拉曼光谱技术才被广泛地应用于包括表面、材料和生命等领域的研究中,尤其在最近几年得到迅速的发展,并且可以提供单分子检测的灵敏度[2-7].但是,至今SERS研究仍极大地依赖于粗糙化的金属表面或借助具有合适粒径的金属纳米颗粒.正是由于这些SERS基底微观环境的复杂性,使得对表面拉曼光谱信号的解释变得复杂甚至不可能[7,8].如果能在表面结构完全确定的单晶上获得表面物种的拉曼信号,则可以有效地利用表面选律[9]分析表面上的吸附分子,为了解分子在单晶电极表面的吸附和反应等表面过程提供准确的信息,不论对于理论模拟还是实际应用都具有重要的意义.但是,目前对于单晶电极表面是否存在SERS效应还存在争议,而且即使存在,其增强效应也应该很弱,导致检测灵敏度很低,这也使得拉曼光谱难以发展成为一个通用的表面分析技术.所以,如何提高单晶表面拉曼光谱的检测灵敏度,使表面拉曼光谱可以脱离粗糙的表面,从而可以研究光滑的表面甚至单晶电极表面,是拉曼光谱技术欲发展成为表面科学中重要的分析工具必须要解决的关键问题,也是拉曼光谱领域的一个巨大挑战,而且三十多年来,人们也在进行着不懈的努力.Otto小组[10]和Futamata小组[11]曾经分别成功地采用Otto光学构造的ATR电解池,利用表面等离子激元增强方法获得光滑单晶电极的表面Raman信号(其表面增强因子为1-2个数量级).而利用新发展起来的针尖增强拉曼光谱技术(TERS),我们也已经检测到Au(111)表面上共振和非共振增强效应的表面分子的拉曼信号,并获得了高达106的增强[12-14].但是,由于TERS仪器和操作的复杂性,以及在获得高质量的TERS针尖方面存在的难题,在一定程度上制约了TERS的广泛应用[15].自2004年以来,陆续有利用聚苯乙烯或者二氧化硅微球来产生光学增强效应的报道.Chen等[16,17]利用理论模拟了光通过微球后形成的纳米光束流的性质和影响因素,发现在优化的条件下,纳米光束流的腰束宽度可以小至120nm,并声称具有突破光学衍射极限的尺寸.Yang等[18]则从实验上证实了在二氧化硅微球底部产生的纳米光束流可使其下硅片的拉曼信号得到增强,并且通过有限时域差分法(FDTD)模拟表明,在实验条件下纳米光束流的腰束宽度可以小至120nm.最近,Shen等[19]利用纳米光束流开展了近场拉曼成像实验,获得了约为80nm 的空间分辨率.Arnold等[20]则利用纳米光束流在光刻胶上进行纳米图案直写,也获得了突破光学衍射极限的100nm空间分辨率.本工作拟利用聚苯乙烯(PS)微球在激光作用下所形成的纳米光束流的光学增强效应,研究表面上单层物种的表面拉曼信号.通过系统地改变微球的粒径,寻找在所采用波长下能产生最强增强效应的粒径,并在优化的粒径下获得了组装在Au(111)表面单层的异氰基孔雀石绿(MGITC)分子的表面拉曼光谱.1实验部分1.1仪器和试剂所采用的硅片购自无锡华润华晶微电子有限公司硅材料工厂.聚苯乙烯微球由颜晓梅教授(厦门大学)提供,直径分别为0.60、2.15、3.00、4.00、5.02和6.24μm.异氰基孔雀石绿分子购自美国英杰(Invitrogen)生命技术有限公司,配成1μmol·L-1的乙醇溶液.异丙醇、丙酮、乙醇、硫酸、双氧水和氟化铵等均为分析纯试剂,购自中国医药集团上海化学试剂公司.氮气(99.999%)购自厦门Linde气体公司.超纯水(18.0 MΩ·cm)由美国生产的Millpore超纯水仪提供.拉曼测试用法国Jobin Yvon的LabRam I型共聚焦拉曼光谱仪,所用的激光波长为632.8nm,采谱用50倍的长焦物镜(NA=0.55),光斑直径为2.0μm.1.2实验过程１．２．１聚苯乙烯（ＰＳ）微球在硅片上的自组装把硅片沿着晶面切割成1.0cm×1.0cm大小,先依次在异丙醇、丙酮和超纯水中各超声5min,然后在硫酸与双氧水(体积比3∶1)的混合溶液中沸腾30 min,取出后用超纯水超声三次(每次5min),再把硅片浸泡在40%氟化铵水溶液中5min以去除氧化层,取出后用超纯水彻底清洗,氮气吹干后,用微量进样器取10μL5%的PS微球乙醇溶液,滴加在处理过的硅片表面,于15℃静置2h至干,即获得覆盖了亚单层PS微球的干净的Si表面.１．２．２孔雀石绿分子在单晶Ａｕ（１１１）上的自组装Au单晶用Clavilier等[21]的方法制备得到,选取其中的一个Au(111)的自然面作为研究面.每次实验前对Au单晶电极进行电化学抛光,然后在氢火焰下退火,并在高纯N2的保护下冷却到室温.处理后的Au单晶在1μmol·L-1MGITC的乙醇溶液中浸泡10min,然后用乙醇冲洗干净待用.1942No.11林秀梅等：基于聚苯乙烯微球的拉曼增强效应及其应用于金单晶表面单层分子的检测１．２．３ＰＳ微球在Ａｕ（１１１）上的组装用微量进样器取10μL5%的PS微球乙醇溶液,滴加在组装了MGITC分子的单晶表面,15℃下静置2h至干,即获得覆盖了亚单层PS微球的表面.2结果与讨论2.1聚苯乙烯微球粒径对拉曼增强的影响影响微球增强效应的因素包括入射光波长,周围介电环境和微球本身的折射率,以及微球本身的直径等[16,17].由于本实验室拉曼光谱仪的激发光波长为632.8nm,而能产生纳米光束流的通常是透明的二氧化硅或是聚苯乙烯微球[18-20],因此本实验采用632.8nm波长的激光作为激发光,在空气环境中,主要考察PS微球直径对增强效应的影响.如图1a 为组装在硅片上直径为3.00μm PS微球的显微光学图像,PS微球在硅片上形成了亚单层有序组装.实验结果表明,如果以激光直接聚焦在硅片上时(如图2a所示)所测到硅片的520cm-1谱峰的拉曼信号强度来归一化,则当激光聚焦于组装在硅片表面上的不同粒径(0.60、2.15、3.00、4.00、5.02和6.24μm)的聚苯乙烯微球上时(如图2b所示),所得到硅片的520cm-1拉曼信号强度分别为2.03、3.25、5.22、4.41、3.64和2.57(如图3所示).即当PS微球的直径为3.00μm时,对基底信号的增强效应最强.利用FDTD方法对直径为3.00μm的PS微球进行理论模拟,基底为Si.结果表明激光经过微球的近场聚焦后电场强度的增强最大可达15倍,但是在硅片表面的最强增强为6,具体结果见图1b,其中灰度表示电场强度在X-Y空间上的分布,颜色越亮表示强度越强.如果考虑拉曼光谱信号和电场强度的4次方关系,可以得到最强约为1296的增强效应.如果考虑聚焦腰束内的平均增强效应,则增强效应要更低.由于Si单晶上的实验包含体相硅信号的贡献，难以很好关联增强的信号和理论计算的结果.为了更好地对比实验和理论的结果,我们尝试利用该增强效应获取单晶电极上单层表面物种的信号.2.2聚苯乙烯微球对吸附在Au(111)表面上分子的拉曼增强效应２．２．１Ａｕ（１１１）表面组装分子的选择由于单晶SERS检测灵敏度很低,非共振拉曼分子吸附在单晶表面上时,在常规实验条件下检测不到它们的信号.本实验中为了对比的方便,选择了在632.8nm激发光下具有共振增强拉曼效应的孔雀石绿分子,一方面该分子在单晶电极表面可以形成一个单层的吸附物种,并能给出较弱的表面共振增强拉曼信号;另一方面,在PS微球的作用下,该吸附分子可以给出增强的表面拉曼信号.通过比较两种条件下获得的信号强度,可以较准确地估算PS 微球的拉曼增强效应.２．２．２ＰＳ微球对吸附在Ａｕ（１１１）表面上的ＭＧＩＴＣ的拉曼增强效应图1直径为3.00μm的聚苯乙烯(PS)微球在硅片上自组装的光学显微镜图(a)及FDTD模拟的场强分布(b)Fig.1White light microscopic image of a silicon substrate covered with PS microspheres with a diameter of3.00μm(a),and the field strength distribution of microspheres using FDTD modeling(b)PS:polystyrene;FDTD:finite difference time domain图2激光在样品上聚焦的示意图Fig.2Schematic diagrams of the laser beamfocusing on different samples(a)bare silicon,(b)PS microspheres self-assembled on silicon,(c) malachite green isothiocyanate(MGITC)modified Au(111)surface,(d) PS microspheres self-assembled over MGITC modified Au(111)surface 图3纯硅片信号(a)及不同直径聚苯乙烯微球(b-g)对硅片信号的增强效应Fig.3Raman spectra of a bare silicon(a)and silicon substrates covered with PS microspheres withdifferent diameters(b-g)d PS/μm:(b)0.60,(c)2.15,(d)3.00,(e)4.00,(f)5.02,(g)6.241943Acta Phys.-Chim.Sin.,2008Vol.24为了研究PS 微球对吸附在Au(111)表面上的MGITC 的增强效应,分别检测吸附了MGITC 的Au (111)表面在没有PS 微球(图2c 和图4a)和有PS 微球(图2d 和图4b)时的拉曼信号.比较两个谱图可以发现,在PS 微球的作用下,吸附在Au(111)表面上的MGITC 的拉曼信号增加了约20倍.根据实际实验条件采用有限时域差分法(FDTD)进行模拟,表明纳米光束流的腰束半径可以小至250nm(图1b),则在纳米光束流内的增强至少可达G =(g -1)(R /r )2=(20-1)(1500/250)2=684,其中G 代表增强因子;g 是表面拉曼信号强度的净增强值(存在微球和不存在微球的差值),g -1为扣除未增强部分的信号贡献;R 是激光光斑半径(取1.5μm);r 是纳米光束流的腰束半径(取250nm).可以看出,理论计算和实验得到的增强值比较接近,而且两个结果都表明在该体系中存在增强效应.根据文献[18]以及我们的FDTD 模拟结果可以看出,PS 微球对硅单晶及Au 单晶上表面分子产生的增强效应的主要原因是,入射激光在微球的作用下,会在微球底部靠近基底表面处产生纳米光束流,而且纳米光束流的腰束宽度会被限制在小于半波长的范围内,从而产生强的局域化电磁场,极大地增强了拉曼散射.而纳米光束流对硅片和单晶表面分子增强效应的不同,主要是由于当激光会聚在硅片上时,激光在Si 片内具有一定的穿透深度,所得到的拉曼信号不仅仅是表面的信号还包含体相Si 的贡献,使得在最终得到的增强的信号在总信号中的贡献较小.而当它会聚在单晶面上时,得到的则仅仅是表面单层物种的信号,可以反映出最大的增强效应.3结论直径为3.00μm PS 微球在波长为632.8nm 的激发光的作用下,可以使其下方的硅片基底信号得到约为5倍的增强,从而可使组装在Au(111)单晶面上的孔雀石绿分子的拉曼信号产生约20倍的增强,对应于约3个数量级的拉曼增强效应.这种增强效应主要是由于激光在透明微球的作用下,在微球底部产生纳米光束流,从而形成高度局域化的电磁场,使拉曼散射过程得到极大的增强,有效地提高了在单晶表面分子拉曼检测的灵敏度.通过进一步系统的研究和优化,有望在原位条件下利用该技术开展单晶表面上单层吸附分子的电化学研究,从而可以利用确定的拉曼光谱表面选律来分析表面上分子的吸附行为和反应过程,为和粗糙电极上获得的SERS 信号,以及和红外光谱得到的数据进行比较,从而突破制约SERS 研究中存在的表面结构类型的限制.References1Ren,B.;Wang,X.Chin.J.Light Scattering ,2006,18(4):288[任斌,王喜.光散射学报,2006,18(4):288]2Corset,J.;Aubard,J.J.Raman Spectrosc.,1998,29(8):6493Tian,Z.Q.J.Raman Spectrosc.,2005,36(6-7):4664Surface -enhanced Raman spectroscopy,special issue.Faraday Discuss.,2006,132:1-3405Kneipp,K.;Wang,Y.;Kneipp,H.;Perelman,L.T.;Itzkan,I.;Dasari,R.R.;Feld,M.S.Phys.Rev.Lett.,1997,78(9):16676Nie,S.M.;Emory,S.R.Science ,1997,275:11027Tian,Z.Q.;Ren,B.;Wu,D.Y.J.Phys.Chem.B ,2002,106(37):94638Tian,Z.Q.;Ren,B.Annu.Rev.Phys.Chem.,2004,55:1979Moskovits,M.J.Chem.Phys.,1982,77(9):440810Bruckbauer,A;Otto,A.J.Raman Spectrosc.,1998,29(8):66511Futamata,M.Surf.Sci.,1997,386(l23):8912Pettinger,B.;Ren,B.;Picardi,G.;Schuster,R.;Ertl,G.Phys.Rev.Lett.,2004,92(9):09610113Ren,B.;Picardi,G.;Pettinger,B.;Schuster,R.;Ertl,G.Angew.Chem.Int.Ed.,2005,44(1):13914Wang,X.;Liu,Z.;Zhuang,M.D.;Zhang,H.M.;Wang,X.;Xie,Z.X.;Wu,D.Y.;Ren,B.;Tian,Z.Q.Appl.Phys.Lett.,2007,91:10110515Ren,B.;Tian,Z.Q.Modern Instrum.,2004,10(5):1[任斌,田中群.现代仪器,2004,10(5):1]16Chen,Z.G.;Taflove,A.;Backman,V.Opt.Express ,2004,12(7):121417Li,X.;Chen,Z.G.;Taflove,A.;Backman,V.Opt.Express ,2004,13(2):52618Yi,K.J.;Wang,H.;Lu,Y.F.;Yang,Z.Y.J.Appl.Phys.,2007,101:06352819Johnson,K.;Yu,T.;You,Y.M.;Liu,J.P.;Alex,S.;Li,L.J.;Shen,Z.X.Opt.Express ,2008,16(11):797620McLeod,E.;Arnold,C.B.Nat.Nanotechnol.,2008,3:41321Clavilier,J.;Faure,R.;Guinet,G.;Durand,R.J.Electroanal.Chem.,1980,107(1):205图4MGITC 分子吸附在Au(111)表面上不存在(a)和存在(b)聚苯乙烯微球时的拉曼光谱Fig.4Comparison of surface Raman spectra of MGITC adsorbed on Au(111)surface without (a)orwith (b)PS microspheresd PS =3.00μm;acquisition time:1s1944。
塑料 结晶 表征
塑料结晶表征
塑料结晶表征是指对塑料的结晶度、晶体结构和晶体形态进行表征和测量的方法。
结晶度是指塑料中结晶区域所占的比例，直接影响塑料的性能和加工性能。
以下是几种常见的塑料结晶表征方法：
1.密度法：通过测量塑料的密度，可以间接推算出其结晶度。
一般来说，结
晶度越高，密度越大。
2.X射线衍射法：利用X射线在结晶区域和非结晶区域衍射强度的不同，可
以区分结晶度和晶体结构。
通过分析衍射图谱，可以得到结晶度、晶格常数、晶面间距等参数。
3.红外光谱法：通过分析红外光谱的吸收峰和指纹图谱，可以区分不同塑料
的结晶度和晶体结构。
该方法具有较高的灵敏度和分辨率。
4.热分析法：通过测量塑料在加热过程中的热性能变化，如熔点、热分解温
度等，可以推断其结晶度和晶体结构。
常见的热分析方法有差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TGA）。
以上都是比较常见的塑料结晶表征方法，选择何种方法取决于具体的应用需求和实验条件。
总结来说，塑料结晶表征是指对塑料的结晶度、晶体结构和晶体形态进行表征和测量的方法，主要包括密度法、X射线衍射法、红外光谱法和热分析法等。
通过这些方法可以得到塑料的结晶度和晶体结构信息，有助于了解其性能和加工行为，并优化其应用。
密度法测量聚乙烯结晶度的实验改进
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｐｏｌｙｍｅｒｉｓｗｈａｔｗｅｃａｌｌｓｉｍｐｌｅｍｅａｎｓ．Ａｔｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍ，ｉｔｉｓｓｅｎｓｉｂｌｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｏｔｈａｔｏｎｅｃａｎｍｅａｓｕｒｅｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙｏｆｐｏｌｙｍｅｒｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙｂｅｔｔｅｒ．Ｉｎｔｈｅｏｔｈｅｒｗｏｒｄｓ，ｂｅｔｔｅｒｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｖｅｒｉｆｙｉｎｇｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｍｏｒｅ ｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍ ｅｒｒｏｒｓ，ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｐｏｌｙｍｅｒｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙａｃｃｕｒａｔｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｅｎｓｉｔｙｍｅｔｈｏｄ；ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ；ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ；ｇｌａｓｓｓｃａｌｅｔｅｓｔｔｕｂｅ
此可表示为：
ρ＝ Ｘｃρｃ＋ Ｘａρａ
（３）
Ｘｃ＝（ρ－ρａ）／（ρｃ－ρａ）×１００％
（４）
式中：ρ—待测高聚物样品的密度；ρａ—已知高聚物完全非
结晶样品的密度；ρｃ—已知高聚物完全结晶样品的密度。
本实验采用悬浮法，测定高聚物的密度。即在恒 温 条 件
下，在加有聚合物 试 样 的 带 刻 度 试 管 中，调 节 能 完 全 互 相 溶 解
时上下移动搅拌棒，使液体混合均匀，当加入蒸馏水约 １０ｍＬ
时，由于搅拌而上 升 的 样 品 下 降 速 度 会 变 得 缓 慢，此 时 加 入 蒸
馏水的速度应当减慢，当样品悬浮在试管中混合液体的中间位
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聚乙烯拉曼结晶度
聚乙烯是一种常见的聚合物材料，具有广泛的应用领域。
在聚乙烯的制备过程中，结晶度是一个重要的性质指标。
本文将从聚乙烯的基本概念、结晶度的定义、影响结晶度的因素以及结晶度的测量方法等方面进行介绍和分析。
一、聚乙烯的基本概念
聚乙烯（Polyethylene，简称PE）是一种由乙烯单体通过聚合反应得到的热塑性聚合物。
聚乙烯具有良好的化学稳定性、低吸湿性、良好的电绝缘性和机械性能等优点，被广泛应用于包装材料、塑料制品、电缆绝缘等领域。
二、结晶度的定义
结晶度是指聚合物中结晶区域的百分比，是反映聚合物结晶程度的一个重要参数。
结晶度越高，聚合物的结晶区域越多，其物理性能通常也越好。
三、影响结晶度的因素
1. 结晶温度：聚乙烯的结晶温度通常在120℃左右，高于结晶温度时，聚乙烯分子会有较大的自由度，难以形成有序的结晶区域，导致结晶度降低。
2. 结晶速率：结晶速率越快，结晶度越高。
结晶速率受到冷却速度、加工方式等因素的影响。
3. 分子量：分子量较高的聚乙烯分子链较长，聚合物链之间的相互
作用力较强，易于形成结晶区域，因此高分子量的聚乙烯结晶度较高。
4. 结晶条件：聚乙烯的结晶度受到结晶条件的影响，如结晶温度、结晶时间等。
四、结晶度的测量方法
目前常用的聚乙烯结晶度测量方法有X射线衍射法、差示扫描量热法和拉曼光谱法等。
其中，拉曼光谱法是一种非破坏性的测量方法，可以实时监测样品的结晶度变化。
拉曼光谱法是利用拉曼散射现象进行结晶度测量的一种技术。
当激光照射到样品表面时，光子与样品分子发生相互作用，其中一部分光子被散射出来。
通过测量散射光的频率和强度，可以得到样品的拉曼光谱图。
拉曼光谱图中的特征峰可以提供关于样品结构和组分的信息，从而用于测量样品的结晶度。
通过拉曼光谱法测量聚乙烯的结晶度，可以利用结晶区域和非结晶区域的拉曼峰强度比值进行计算。
结晶度越高，这个比值越大。
通过对一系列已知结晶度的标准样品进行测量，可以建立结晶度与拉曼峰强度比值之间的关系曲线，从而实现对待测样品结晶度的测量。
总结：
聚乙烯的结晶度是一个关键的性质指标，直接影响着聚乙烯的物理性能。
结晶度的测量可以通过拉曼光谱法来实现，该方法具有非破
坏性、实时监测等优点，对聚乙烯的结晶度研究具有重要意义。
随着科技的不断发展，对聚乙烯结晶度的研究将会越来越深入，为聚乙烯的应用提供更好的支持。