1聚合物研究方法-绪论98页PPT
合集下载
聚合物研究方法
自组装结构
高聚物状态与性能
Mechanisms of Ion Mobility in “Dry” Polymers - Amorphous Phase
O
O Li+
O
O
O O
O Li+
Controlled by Segmental Motion - related to glass transition temperature, T g
?结构?状态性能?反应和变化过程高聚物结构?高聚物由很多大分子组成大分子由许多重复单元组成?一次结构近程结构二次结构远程结构三次结构或聚集态结构高次结构一次结构?大分子的化学组成?均聚或共聚?分子量?直链支化交联?立体构型?全同间同无规?顺式反式均聚与共聚链状分子形态烯类单体聚合物的结构异构体?乙烯基亚乙烯基单体
重视“表征”，不是培养实验员！ 主要研究对象：
结构 状态、性能 反应和变化过程
高聚物结构
高聚物由很多大分子组成，大分子由许多重复 单元组成
一次结构（近程结构）、二次结构（远程结 构）、三次结构（或聚集态结构）、高次结构
一次结构
大分子的化学组成 均聚或共聚 分子量 直链、支化、交联 立体构型 全同、间同、无规 顺式、反式
OO Arrhenius Control -related to solvation
聚合物研究方法
课程简介
60学时讲授+20学时试验 4学分 周1+周3（3、4） 教室：1204
参考书
聚合物近代仪器分析 聚合物红外光谱分析和鉴定 聚合物物理化学手册 -聚合物的红外和核磁共
振谱 聚合物研究方法 高分子结构研究中的光谱方法
聚合物研究方法-紫外光谱99页PPT
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
聚合物研究方法-紫外光谱
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 5 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
聚合物研究方法-紫外光谱
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 5 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
第一章+聚合物研究方法[1]
![第一章+聚合物研究方法[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/ffe57642be1e650e52ea99ef.png)
1、 蒙 昧 期
19世纪的中叶以前： 世纪的中叶以前： 世纪的中叶以前
天然高分子材料已经在人们的生活和生产中得 到了广泛的应用； 到了广泛的应用； 有些加工方法改变了天然高分子的化学组成： 有些加工方法改变了天然高分子的化学组成： 橡胶的硫化(1839)、赛璐珞 橡胶的硫化 、赛璐珞(1868)等； 等
4. 发 展 期
高分子理论促进了合成高分子工业的发展， 高分子理论促进了合成高分子工业的发展，出 现了一大批商品化的合成材料， 现了一大批商品化的合成材料，这些合成高分 子（合成材料）的出现，又为理论研究提供了 合成材料）的出现， 大量的实验依据和积累了丰富的数据， 大量的实验依据和积累了丰富的数据，促进了 高分子科学的迅速发展。 高分子科学的迅速发展。
三态两区 三态两区
Strain-temperature
Modulus-temperature
三态两区分子运动特点
A: Glass region 玻璃态： 链段几乎无运动，聚合物类似 玻璃态： 链段几乎无运动， 玻璃，通常为脆性的，模量为10 玻璃，通常为脆性的，模量为 4~1011Pa。 。 B: Glass transition 玻璃化转变： 整个大分子链还无法运动， 玻璃化转变： 整个大分子链还无法运动， 但链段开始发生运动，模量下降3~4个数量级，聚合物行为 个数量级， 但链段开始发生运动，模量下降 个数量级 与皮革类似。 与皮革类似。
3. 争 鸣 期
1920年，H.Staudinger(德)发表了他的划 年 德 发表了他的划 时代的文献《论聚合》 提出了链结构模型 链结构模型。 时代的文献《论聚合》，提出了链结构模型。
认为高聚物是由共价键联结起来的大分子，但分 认为高聚物是由共价键联结起来的大分子， 子的长度不完全相同，所以不能用有机化学中 纯粹化 子的长度不完全相同，所以不能用有机化学中"纯粹化 合物"的概念来理解大分子。 合物 的概念来理解大分子。这些大分子是许多同系物 的概念来理解大分子 的混合物，它们彼此结构相似，性质差别很小， 的混合物，它们彼此结构相似，性质差别很小，难以 分离，平均分子量。 分离，平均分子量。
聚合物研究方法
1.课堂讲过的所有仪器的中英文名称，及其具体概念，用途。
(1)差示扫描量热仪：DSC,在程序控制温度下，定量测量试样的热效应大小与温度之间关系的一种技术。
用途：维持样品和参比物处于相同温度所需要的能量差△W，反映了样品热焓的变化。
(2)差热分析仪：DTA，在程序控制温度下，测量试样与参比物之间的温差随温度或时间的变化。
用途：测量物品热量变化，物质的晶态转换，玻璃化转变，热容变化。
(3)热重分析仪：TG,在程序控制温度下，测量物质的质量随温度或时间的变化关系。
用途：研究聚合物的固化，聚合物中添加剂的作用，聚合物的降解反应动力学。
(4)旋转式流变仪：通过旋转来测量高分子材料流变性能的仪器。
用途：法相应力差的测定，凝胶化浓度的测定，凝胶变化时间的测定。
控制应力流变仪CS 控制速率流变仪 CR(5)偏光显微镜：POM，在普通光学显微镜上分别在试样台上各加一块偏振片，下偏振片叫起偏片，上偏振片叫检偏片。
用途：高分子结晶中球晶的观察（球晶的形态，成核生长），共聚物，共混物和复合材料的多相结构。
(6)原子力显微镜：AFM，利用原子之间的范德华力作用开呈现样品的表面特性。
用途：研究表面摩擦力，分子间作用力，纳米加工。
(7)：透射电镜：TEM，主要由光源，物镜和投影镜组成，电子束代替光束，用磁透镜代替玻璃透镜。
用途：看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2um的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超微结构。
(8)扫描电镜：SEM，用二次电子加背景散射成像。
用途：表面形貌的研究。
2.红外光谱的谱图特点及其所能提供的信息是什么？对应不同的结构特征产生相应的吸收带。
对聚合物的化学性质、立体结构、构象、序态、取向等提供定性和定量的信息。
在鉴定聚合物的主链结构、取代基位置、双键位置、侧链结构以及老化和降解机理的研究中已得到广泛的应用。
对高分子材料、黏合剂及涂料等组分的定性定量分析，红外光谱也是一种十分有效的手段。
3.红外解析的三要素是什么，分别用于给出什么信息谱峰位置：对官能团进行定性分析的基础，依照特征峰的位置，可确定聚合物的类型。
聚合方法(课件)
在实际应用中，聚合方法可以用于处理多源数据、提高模型 性能、降低误差率等方面。这种方法在处理复杂问题时具有 显著的优势。
聚合方法的重要性
提高准确性和稳定性
通过将多个数据集或模型的结果进行聚合，可以降低单一数据集 或模型的误差率，提高整体分析的准确性和稳定性。
全面性分析
聚合方法可以整合多个角度、多个维度的数据，提供更全面、更 深入的分析结果。
通过将多个结果进行融 合，可以获得比单一模 型更好的性能。
降低方差和偏 差
聚合方法可以降低方差 和偏差，提高结果的稳 定性和可靠性。
适应复杂场景
聚合方法可以适应复杂 的场景和分析需求，提 供更全面、更深入的分 析结果。
02
常用聚合方法介绍
平均值聚合
定义
平均值聚合是一种简单的聚合方法 ，将一组成数据相加，然后除以数 据的数量，得到平均值。
聚合方法在金融领域中的应用场景
风险评估
通过聚合方法可以对金融市场的风险进行评估，如股票 市场的波动性、债券市场的信用风险等，为投资者和企 业提供决策支持。
投资策略
聚合方法可以帮助投资者制定投资策略，如股票投资、 基金投资等，通过对市场趋势和竞争对手情况的分析， 制定合理的投资计划。
金融监管
聚合方法可以用于金融监管，如对银行、证券公司等金 融机构的风险管理和合规情况进行监管和分析，保障金 融市场的稳定和安全。
中位数聚合
01
定义
中位数聚合是将一组数据从小到 大排序后，选取中间位置的数值 作为聚合结果。如果数据的数量 是奇数，则中位数就是中间的数 值；如果数据的数量是偶数，则 中位数是中间两个数值的平均值
02 公式
中位数 = median(数据集合)。
03
聚合方法的重要性
提高准确性和稳定性
通过将多个数据集或模型的结果进行聚合，可以降低单一数据集 或模型的误差率，提高整体分析的准确性和稳定性。
全面性分析
聚合方法可以整合多个角度、多个维度的数据，提供更全面、更 深入的分析结果。
通过将多个结果进行融 合，可以获得比单一模 型更好的性能。
降低方差和偏 差
聚合方法可以降低方差 和偏差，提高结果的稳 定性和可靠性。
适应复杂场景
聚合方法可以适应复杂 的场景和分析需求，提 供更全面、更深入的分 析结果。
02
常用聚合方法介绍
平均值聚合
定义
平均值聚合是一种简单的聚合方法 ，将一组成数据相加，然后除以数 据的数量，得到平均值。
聚合方法在金融领域中的应用场景
风险评估
通过聚合方法可以对金融市场的风险进行评估，如股票 市场的波动性、债券市场的信用风险等，为投资者和企 业提供决策支持。
投资策略
聚合方法可以帮助投资者制定投资策略，如股票投资、 基金投资等，通过对市场趋势和竞争对手情况的分析， 制定合理的投资计划。
金融监管
聚合方法可以用于金融监管，如对银行、证券公司等金 融机构的风险管理和合规情况进行监管和分析，保障金 融市场的稳定和安全。
中位数聚合
01
定义
中位数聚合是将一组数据从小到 大排序后，选取中间位置的数值 作为聚合结果。如果数据的数量 是奇数，则中位数就是中间的数 值；如果数据的数量是偶数，则 中位数是中间两个数值的平均值
02 公式
中位数 = median(数据集合)。
03
聚合物研究方法-紫外光谱PPT课件
例：CH3OH max= 183nm （150）
CH3CH2OCH2CH3 .max= 188nm
8
4.1.1 电子跃迁的方式
3. π—π*跃迁 不饱和烃，共轭烯烃和芳香烃，需能量小，吸收波长大多在 紫外区（孤立双键的最大吸收波长小于200 nm），吸收系数 ε很高 * 跃迁在近紫外区无吸收。
例：CH2=CH2 max= 165nm
19
4.1.2 吸收带的类型
4. E吸收带 芳香族化合物的特征谱带之一，吸收强度
大，ε为2000-14000，吸收波长偏向紫 外的低波长部分，有的在VUV区 可分为E1和E2带
.
20
.
21
芳香族化合物 三个吸收带。 *
吸收带编号 吸收带位置
吸收带命名
Ⅰ 185 60000 E1带
Ⅱ
Ⅲ
200
255
CH3 CH3 243.5 12,300
CH3 C2H5 240
12,000
C2H C2H5
5
237.5
11,000
.
35
4 溶剂的影响
.
36
• 溶剂的选择
1）选择能溶解有机、高分子材料的溶剂。
2）选择的测定范围内，没有吸收或吸收很弱的溶剂。
如脂肪醛和酮类在280nm附近有最大吸收。
近紫外区完全透明：水、烃类、脂肪醇类、乙醚、 稀NaOH、NH4OH、HCl溶液等； 大半透明：CHCl3、CCl4等。 测样品前先测溶剂（以空吸收池为参比），检查是 否符合要求：一般220~240nm，溶剂吸收≤0.4；
表示有3－5个共轭单 位
说明只有非共轭的，具 有n电子的生色团
在250－300nm有中等强 吸收带且有一定的精细结构
聚合物研究方法-绪论
温度对高分子运动的两个作用： 1.使运动单元动能增加，令其活化（使运动
单元活化所需要的能量称为活化能） 2.温度升高，体积膨胀，提供了运动单元可以活动的自由空
间
三态两区
Strain-temperature
Modulus-temperature 33
三态两区分子运动特点
A: Glass region 玻璃态： 链段几乎无运动，聚合物类似 玻璃，通常为脆性的，模量为104~1011Pa。
B: Glass transition 玻璃化转变： 整个大分子链还无法运动， 但链段开始发生运动，模量下降3~4个数量级，聚合物行为与 皮革类似。
C: Rubber elastic region 高弹态： 链段运动激化，但分子链 间无滑移。受力后能产生可以回复的大形变，称之为高弹 态，为聚合物特有的力学状态。模量进一步降低，聚合物 表现出橡胶行为。
71
共聚物的图谱解析:
2 930~2 850 cm-1处为饱和C-H伸缩振ν=CH; 2 240 cm-1处为叁键-C≡N的伸缩振动νC≡N; 1 957 cm-1处为苯环=CH面外弯曲振动的倍频峰
γ=CH; 1 600,1 580,1 458 cm-1处为苯环的骨架振动; 760,703 cm-1处为苯环单取代=CH面外弯曲振动
DMA用来测
量材料对机械 形变的响应能 力，即材料的 粘弹性能随温 度和频率的变 化。 如热膨胀 系数、软化点 、玻璃化转变 温度、相变温 度、热固化形 变、模量柔量 等等。
59
凝胶色谱仪 Gel Permeation Chromatograph
60
原子力显微镜 Atomic Force Microscope
以A1/A2为纵坐标,1/xAN为横坐标可得一直线。 直线的截距为-ε1/ε2,斜率为ε1/ε2 对 而未可知求样出只共需聚测物出 中丙A1烯/A腈2,即的可含由量标。准曲线查得1/xAN,从
单元活化所需要的能量称为活化能） 2.温度升高，体积膨胀，提供了运动单元可以活动的自由空
间
三态两区
Strain-temperature
Modulus-temperature 33
三态两区分子运动特点
A: Glass region 玻璃态： 链段几乎无运动，聚合物类似 玻璃，通常为脆性的，模量为104~1011Pa。
B: Glass transition 玻璃化转变： 整个大分子链还无法运动， 但链段开始发生运动，模量下降3~4个数量级，聚合物行为与 皮革类似。
C: Rubber elastic region 高弹态： 链段运动激化，但分子链 间无滑移。受力后能产生可以回复的大形变，称之为高弹 态，为聚合物特有的力学状态。模量进一步降低，聚合物 表现出橡胶行为。
71
共聚物的图谱解析:
2 930~2 850 cm-1处为饱和C-H伸缩振ν=CH; 2 240 cm-1处为叁键-C≡N的伸缩振动νC≡N; 1 957 cm-1处为苯环=CH面外弯曲振动的倍频峰
γ=CH; 1 600,1 580,1 458 cm-1处为苯环的骨架振动; 760,703 cm-1处为苯环单取代=CH面外弯曲振动
DMA用来测
量材料对机械 形变的响应能 力，即材料的 粘弹性能随温 度和频率的变 化。 如热膨胀 系数、软化点 、玻璃化转变 温度、相变温 度、热固化形 变、模量柔量 等等。
59
凝胶色谱仪 Gel Permeation Chromatograph
60
原子力显微镜 Atomic Force Microscope
以A1/A2为纵坐标,1/xAN为横坐标可得一直线。 直线的截距为-ε1/ε2,斜率为ε1/ε2 对 而未可知求样出只共需聚测物出 中丙A1烯/A腈2,即的可含由量标。准曲线查得1/xAN,从
聚合物研究方法
4
基本概念
聚合物和高分子化合物的区别：
没有区别！ 聚合物原文POLYMER，是在人们没有弄清高分子化合物结构时候起的名。高分子 化合物原文MACROMOLECULE，是人们认识到这类化合物结构实际是长链支链
结构的分子量异常高的分子后起的正名，意即巨大的分子。 中国人专会做字面文章，比如英语中外国人早就不加区分的MADE OF与MADE
05 总结 Conclusion
基本 概念
基本概念
聚合物：由许多相同的、简单的结构单元(unit)通过共价键(covalent bond) 重复键接而成的相对分子质量很大的化合物。
高分子(大分子) (macromolecule) 高聚物 (high polymer) 聚合物 (polymer)
这些术语一般可以通用
总结 第四方面
27
THANKS
21
实际应用
橡胶：橡胶是有机高分子弹性化合物。在很宽的温度（-50~150℃）范围 内具有优异的弹性，所以又称为弹性体。 硫化剂、促进剂、活性剂、防老剂、补强剂、填充剂等
22
实际应用
胶粘剂：胶粘剂又称为粘合剂、粘接剂，简称为胶。是一种能把各种材 料紧密地结合在一起的物质。 聚合物、固化剂、溶剂、增塑剂、稳定性、偶联剂、增粘剂、防老剂等
聚乙烯
HHHHHH CCCCCC HHHHHH
聚丙烯
HH HH HH CC CC CC H CH 3 H CH 3 H CH 3
杂链高分子：主链原子除C外，还含S,O,N等杂原子。
聚乙二醇
HH HH HH CCOCCOCCO HH HH HH
尼龙—6
HHHHHHO NCCCCCC
HHHHH
元素有机高分子：主链由Si,B,Al,O,N,S,P杂原子组成。
基本概念
聚合物和高分子化合物的区别：
没有区别！ 聚合物原文POLYMER，是在人们没有弄清高分子化合物结构时候起的名。高分子 化合物原文MACROMOLECULE，是人们认识到这类化合物结构实际是长链支链
结构的分子量异常高的分子后起的正名，意即巨大的分子。 中国人专会做字面文章，比如英语中外国人早就不加区分的MADE OF与MADE
05 总结 Conclusion
基本 概念
基本概念
聚合物：由许多相同的、简单的结构单元(unit)通过共价键(covalent bond) 重复键接而成的相对分子质量很大的化合物。
高分子(大分子) (macromolecule) 高聚物 (high polymer) 聚合物 (polymer)
这些术语一般可以通用
总结 第四方面
27
THANKS
21
实际应用
橡胶：橡胶是有机高分子弹性化合物。在很宽的温度（-50~150℃）范围 内具有优异的弹性，所以又称为弹性体。 硫化剂、促进剂、活性剂、防老剂、补强剂、填充剂等
22
实际应用
胶粘剂：胶粘剂又称为粘合剂、粘接剂，简称为胶。是一种能把各种材 料紧密地结合在一起的物质。 聚合物、固化剂、溶剂、增塑剂、稳定性、偶联剂、增粘剂、防老剂等
聚乙烯
HHHHHH CCCCCC HHHHHH
聚丙烯
HH HH HH CC CC CC H CH 3 H CH 3 H CH 3
杂链高分子：主链原子除C外，还含S,O,N等杂原子。
聚乙二醇
HH HH HH CCOCCOCCO HH HH HH
尼龙—6
HHHHHHO NCCCCCC
HHHHH
元素有机高分子：主链由Si,B,Al,O,N,S,P杂原子组成。
聚合物研究方法
聚合物研究方法聚合物在我们生活里可太常见啦，像塑料、橡胶这些都是聚合物呢。
那研究它们得有不少有趣的方法哦。
有一种方法就是光谱分析。
这就像是给聚合物做个超级细致的“体检”。
比如说红外光谱，它就像一个超级侦探，能发现聚合物分子里不同的化学键。
就好比每个化学键都有自己独特的“声音”，红外光谱就能把这些“声音”都听出来，然后告诉我们这个聚合物里都有哪些基团。
这就像是在猜一个神秘礼物盒里装了啥，通过一些小线索，就能知道大概的东西啦。
还有热分析的方法呢。
想象一下聚合物就像一个小怪兽，温度就是刺激它的魔法。
我们通过热重分析，可以知道这个小怪兽在不同温度下重量的变化。
比如说有的聚合物在高温的时候会像个胆小鬼一样开始分解，重量就会变轻啦。
差示扫描量热法也很有趣，它能发现聚合物在加热或者冷却的时候那些隐藏的热变化，就像是发现小怪兽在不同温度下的小秘密一样。
显微镜观察也是个超酷的方法。
把聚合物放在显微镜下，就像把一个小世界放大了。
光学显微镜能让我们看到聚合物的大概模样，是光滑的呀，还是有很多小颗粒的呢。
电子显微镜就更厉害了，它的放大倍数超级高，可以看到聚合物分子链的排列，就好像能看到小怪兽的细胞结构一样，超级神奇。
另外，流变学测试也很重要哦。
这就像是在测试聚合物的“脾气”。
它在受到外力的时候是像个软妹子一样很容易变形呢，还是像个硬汉一样很倔强地抵抗变形。
通过这种测试，我们就能知道聚合物在加工过程中会有什么样的表现啦。
研究聚合物的方法就像一个装满工具的魔法盒子，每个工具都有自己独特的用处，通过这些方法，我们就能更好地了解聚合物这个神奇的小世界啦。
聚合物研究方法 聚合物的链结构和聚集态结构(与“分子”有关文档共82张)
－AAAAAAAABBBBBB－ 接枝共聚物 (graft copolymer)
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
B
B
B
B
B
B
B
B
...
...
第5页，共82页。
序列交替数R：在100个单体单元中序列交替的次数。
完全交替共聚物 R = 100，R 越小，则越接近嵌段共聚物。
平均序列长度(链长)
972 841
与结晶 有关
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
c m- 1
聚丙烯
第35页，共82页。
单取代
696
苯环
Ph-H
3026 2924
3061 3082
2849
苯环骨架 振动
1493
1452
756
1601 1583
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
c m- 1
可调角度ATR
第23页，共82页。
不同入射深度的PAN/PVA复合膜
第24页，共82页。
不同制样方法得到的PMMA红外谱图
第25页，共82页。
3000
2000
1500
1000
500
Wavenumbers (c m-1)
样品的不均一性－天然橡胶测量不同部位得到的谱图
第26页，共82页。
绢白云母 黄云母
聚对苯二甲酸丁二醇酯 250
250
聚四氟乙烯
360
第21页，共82页。
衰减全反射(attenuated total reflection, ATR)
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
B
B
B
B
B
B
B
B
...
...
第5页，共82页。
序列交替数R：在100个单体单元中序列交替的次数。
完全交替共聚物 R = 100，R 越小，则越接近嵌段共聚物。
平均序列长度(链长)
972 841
与结晶 有关
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
c m- 1
聚丙烯
第35页，共82页。
单取代
696
苯环
Ph-H
3026 2924
3061 3082
2849
苯环骨架 振动
1493
1452
756
1601 1583
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
c m- 1
可调角度ATR
第23页，共82页。
不同入射深度的PAN/PVA复合膜
第24页，共82页。
不同制样方法得到的PMMA红外谱图
第25页，共82页。
3000
2000
1500
1000
500
Wavenumbers (c m-1)
样品的不均一性－天然橡胶测量不同部位得到的谱图
第26页，共82页。
绢白云母 黄云母
聚对苯二甲酸丁二醇酯 250
250
聚四氟乙烯
360
第21页，共82页。
衰减全反射(attenuated total reflection, ATR)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
测定高聚物相对分子质量及其分布 凝胶渗透色谱法（GPC法）、溶液光散色法、 端基滴定法、渗透压法、沸点升高法、粘度法、 超速离心法、分级沉淀法
测定支化度的测试方法 化学反应法、红外光谱法、粘度法、凝胶渗透色 谱法、
1.2 高聚物分子运动的测定
分子运动的多样性
多种运动单元 多种运动方式
分子运动的时间依赖性
D:Viscosity flow transition 粘流转变: 分子链重心开始出 现相对位移。模量再次急速下降。聚合物既呈现橡胶弹 性，又呈现流动性。对应的转温度Tf称为粘流温度。
E: Liquid flow region 粘流态：大分子链受外力作用时发生 位移，且无法恢复。行为与小分子液体类似。
B: Glass transition 玻璃化转变： 整个大分子链还无法运动， 但链段开始发生运动，模量下降3~4个数量级，聚合物行为 与皮革类似。
C: Rubber elastic region 高弹态： 链段运动激化，但分子 链间无滑移。受力后能产生可以回复的大形变，称之为高 弹态，为聚合物特有的力学状态。模量进一步降低，聚合 物表现出橡胶行为。
第一章 绪论
聚合物研究方法 用现代分析技术研究高分子组成，结构，确定结
构与性能的关系，合成反应及加工过程中结构 的变化。
要求：按照事先指定的性能进行材料设计，并提 出所需合成方法与加工条件。
高分子材料
高聚物结构与性能测试方法概述
高聚物结构的测定方法 高聚物分子运动的测定 高聚物性能的测定
聚合物研究方法
专业：材料化学 兰州大学
教材
聚合物研究方法 张美珍主编，中国轻工业出版社
参考书目
汪昆华，罗传秋，周啸 编著 出 版 社：清华大学出版社
课程设置
绪论 高分子材料的化学分析 红外光谱 激光拉曼散射光谱法 紫外光谱 核磁共振谱 质谱 X射线法
热性能 TA (thermal analysis )
TG ( thermogravimetry) TMA (thermomechanical analysis ) DTA (differential thermal analysis) DSC (differential scanning calorimetry)
1.1 聚合物结构和形态的特点
什么是聚合物？ 结构单元，重复单元？—微观，亚微观到宏观 一次结构，二次结构，三次结构，高次结构
高分子 链结构 （一根
一次（近程）结构：是构成的最基本微观 结构，包括其组成和构型。结构单元的化学
组成、连接顺序、构型，以及构造（支化、交联）
高 分
高分子）
二次（远程）结构：大分子链的构象，即 空间结构，以及链的柔顺性等。高分子链的
波谱分析
课程设置
聚合物的分子量及分子量分布
数均分子量测定 质均分子量测定 粘均分子量测定 凝胶渗透色谱法
课程设置
热分析 示差扫描量热法和差热分析 热重分析
显微分析技术 光学显微镜法 电子显微镜法
总结与复习
考试成绩
平时成绩+期末成绩
测定链结构的方法 红外吸收光谱、紫外吸收光谱、核磁共振、电子 能谱、电子衍射法等
测定聚集态结构的测试方法 电子显微镜（TEM、SEM) 、光学显微镜、X射 线小角散射
测定结晶度的方法 X射线衍射法、电子衍射法、红外吸收光谱、热 分析法
测定高聚物取向程度方法 双折射法、X射线衍射、圆二色性法、红外二色 性法
例如：一根橡皮，用外力将它拉长ΔL，外力去除后， ΔL不是立刻为零。而是开始缩短很快，然后缩短 的速度愈来愈慢，以致缩短过程可以持续几昼夜， 几星期，并且只有很精密的仪器才能测得出。
松弛时间
力学行为
应力，应变，温度，时间
三、高聚物性能的测定
热性能 形貌性能 电学性能 孔性能 力学性能
热学性质变化 差热分析（DTA)、差示扫描量热法（DSC)、热 重分析（TG）、DTA-TGA等
力学性质 热机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ法、应力松弛法、动态测量法
v
快
慢 Tg Tg
T
比容-温度关系
2 分子运动的时间依赖性
由于高分子在运动时，运动单元之间的作用力很 大，因此高分子在外场下，物体以一种平衡状态，通 过高分子运动过渡到与外场相适应的新的平衡态，这 一过程是慢慢完成的。这个过程称为松弛过程，完成 这个过程所需要的时间叫松弛时间。
单元活化所需要的能量称为活化能） 2.温度升高，体积膨胀，提供了运动单元可以活动的自由空
间
三态两区
Strain-temperature
Modulus-temperature
三态两区分子运动特点
A: Glass region 玻璃态： 链段几乎无运动，聚合物类似 玻璃，通常为脆性的，模量为104~1011Pa。
Tb~Tg
Tg~Tf
Tf~Td
Tg 的实用意义：是高聚物特征温度之一，作为表 征高聚物的指标，可用来确定热塑性塑料的最高 使用温度和橡胶的最低使用温度。
高于Tg 则不能作塑料用，因为已经软化；低于Tg 就不能当橡胶用，因为已成为玻璃态。
高聚物分子运动的测定
体积变化 膨胀剂法、折射系数测定法
形态（构象）以及高分子的大小（分子量）
子
三次结构：高分子之间通过范德华力
结
和氢键形成具有一定规则排列的聚集
构
高分子聚
态结构。晶态、非晶态、取向态、液晶态
层
集态结构
次
（一群高 分子）
高次结构：三次结构的再组合。织态结
构
在加工成型中，可以形成分子的取向和织态结构，从而 改变高聚物的原有性能。
高聚物结构的测定方法
分子运动的温度依赖性
分子运动的多样性
•链段的运动——主链中C-C单键的内旋转，使得高分子
链有可能在整个分子不动，即分子链质量中心不变的情 况下，一部分链段相对于另一部分链段而运动。
•链节的运动——比链段还小的运动单元 •侧基的运动——侧基运动多种多样，如转动，内旋转，
端基的运动等
•高分子的整体运动——高分子作为整体呈现质量中心的
移动
•晶区内的运动——晶型转变，晶区缺陷的运动，晶区中
的局部松弛模式等
1.2. 高聚物的状态和行为
不同的状态-不同的分子运动方式-不同的物理 和力学性能
两个参数-温度和时间 1. 温度依赖性
加工成型，使用过程
分子运动的温度依赖性
温度对高分子运动的两个作用： 1.使运动单元动能增加，令其活化（使运动
测定支化度的测试方法 化学反应法、红外光谱法、粘度法、凝胶渗透色 谱法、
1.2 高聚物分子运动的测定
分子运动的多样性
多种运动单元 多种运动方式
分子运动的时间依赖性
D:Viscosity flow transition 粘流转变: 分子链重心开始出 现相对位移。模量再次急速下降。聚合物既呈现橡胶弹 性，又呈现流动性。对应的转温度Tf称为粘流温度。
E: Liquid flow region 粘流态：大分子链受外力作用时发生 位移，且无法恢复。行为与小分子液体类似。
B: Glass transition 玻璃化转变： 整个大分子链还无法运动， 但链段开始发生运动，模量下降3~4个数量级，聚合物行为 与皮革类似。
C: Rubber elastic region 高弹态： 链段运动激化，但分子 链间无滑移。受力后能产生可以回复的大形变，称之为高 弹态，为聚合物特有的力学状态。模量进一步降低，聚合 物表现出橡胶行为。
第一章 绪论
聚合物研究方法 用现代分析技术研究高分子组成，结构，确定结
构与性能的关系，合成反应及加工过程中结构 的变化。
要求：按照事先指定的性能进行材料设计，并提 出所需合成方法与加工条件。
高分子材料
高聚物结构与性能测试方法概述
高聚物结构的测定方法 高聚物分子运动的测定 高聚物性能的测定
聚合物研究方法
专业：材料化学 兰州大学
教材
聚合物研究方法 张美珍主编，中国轻工业出版社
参考书目
汪昆华，罗传秋，周啸 编著 出 版 社：清华大学出版社
课程设置
绪论 高分子材料的化学分析 红外光谱 激光拉曼散射光谱法 紫外光谱 核磁共振谱 质谱 X射线法
热性能 TA (thermal analysis )
TG ( thermogravimetry) TMA (thermomechanical analysis ) DTA (differential thermal analysis) DSC (differential scanning calorimetry)
1.1 聚合物结构和形态的特点
什么是聚合物？ 结构单元，重复单元？—微观，亚微观到宏观 一次结构，二次结构，三次结构，高次结构
高分子 链结构 （一根
一次（近程）结构：是构成的最基本微观 结构，包括其组成和构型。结构单元的化学
组成、连接顺序、构型，以及构造（支化、交联）
高 分
高分子）
二次（远程）结构：大分子链的构象，即 空间结构，以及链的柔顺性等。高分子链的
波谱分析
课程设置
聚合物的分子量及分子量分布
数均分子量测定 质均分子量测定 粘均分子量测定 凝胶渗透色谱法
课程设置
热分析 示差扫描量热法和差热分析 热重分析
显微分析技术 光学显微镜法 电子显微镜法
总结与复习
考试成绩
平时成绩+期末成绩
测定链结构的方法 红外吸收光谱、紫外吸收光谱、核磁共振、电子 能谱、电子衍射法等
测定聚集态结构的测试方法 电子显微镜（TEM、SEM) 、光学显微镜、X射 线小角散射
测定结晶度的方法 X射线衍射法、电子衍射法、红外吸收光谱、热 分析法
测定高聚物取向程度方法 双折射法、X射线衍射、圆二色性法、红外二色 性法
例如：一根橡皮，用外力将它拉长ΔL，外力去除后， ΔL不是立刻为零。而是开始缩短很快，然后缩短 的速度愈来愈慢，以致缩短过程可以持续几昼夜， 几星期，并且只有很精密的仪器才能测得出。
松弛时间
力学行为
应力，应变，温度，时间
三、高聚物性能的测定
热性能 形貌性能 电学性能 孔性能 力学性能
热学性质变化 差热分析（DTA)、差示扫描量热法（DSC)、热 重分析（TG）、DTA-TGA等
力学性质 热机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ法、应力松弛法、动态测量法
v
快
慢 Tg Tg
T
比容-温度关系
2 分子运动的时间依赖性
由于高分子在运动时，运动单元之间的作用力很 大，因此高分子在外场下，物体以一种平衡状态，通 过高分子运动过渡到与外场相适应的新的平衡态，这 一过程是慢慢完成的。这个过程称为松弛过程，完成 这个过程所需要的时间叫松弛时间。
单元活化所需要的能量称为活化能） 2.温度升高，体积膨胀，提供了运动单元可以活动的自由空
间
三态两区
Strain-temperature
Modulus-temperature
三态两区分子运动特点
A: Glass region 玻璃态： 链段几乎无运动，聚合物类似 玻璃，通常为脆性的，模量为104~1011Pa。
Tb~Tg
Tg~Tf
Tf~Td
Tg 的实用意义：是高聚物特征温度之一，作为表 征高聚物的指标，可用来确定热塑性塑料的最高 使用温度和橡胶的最低使用温度。
高于Tg 则不能作塑料用，因为已经软化；低于Tg 就不能当橡胶用，因为已成为玻璃态。
高聚物分子运动的测定
体积变化 膨胀剂法、折射系数测定法
形态（构象）以及高分子的大小（分子量）
子
三次结构：高分子之间通过范德华力
结
和氢键形成具有一定规则排列的聚集
构
高分子聚
态结构。晶态、非晶态、取向态、液晶态
层
集态结构
次
（一群高 分子）
高次结构：三次结构的再组合。织态结
构
在加工成型中，可以形成分子的取向和织态结构，从而 改变高聚物的原有性能。
高聚物结构的测定方法
分子运动的温度依赖性
分子运动的多样性
•链段的运动——主链中C-C单键的内旋转，使得高分子
链有可能在整个分子不动，即分子链质量中心不变的情 况下，一部分链段相对于另一部分链段而运动。
•链节的运动——比链段还小的运动单元 •侧基的运动——侧基运动多种多样，如转动，内旋转，
端基的运动等
•高分子的整体运动——高分子作为整体呈现质量中心的
移动
•晶区内的运动——晶型转变，晶区缺陷的运动，晶区中
的局部松弛模式等
1.2. 高聚物的状态和行为
不同的状态-不同的分子运动方式-不同的物理 和力学性能
两个参数-温度和时间 1. 温度依赖性
加工成型，使用过程
分子运动的温度依赖性
温度对高分子运动的两个作用： 1.使运动单元动能增加，令其活化（使运动