实验 膨胀计法测定聚合物玻璃化温度
高分子物理实验
南昌大学实验报告实验项目名称：_______膨胀计法测定聚合物的玻璃化转变温度______________ 学生姓名：____________ 学号：___________ 专业班级：______________ 实验类别： 基础√专业实验类型：√验证 综合 设计 创新实验要求：√必修 选修实验日期：___________ 实验成绩：________一、实验目的1. 了解膨胀计测量聚合物玻璃化温度的方法。
2. 深入理解自由体积概念在高分子学科中的重要性。
二、实验基本原理在玻璃态下，由于链段运动被冻结，自由体积也被冻结，聚合物随温度升高而发T以上，除了正常的分子生的膨胀只是由于正常的分子膨胀过程造成的，而在g膨胀过程外，还有自由体积的膨胀，因此高弹态的膨胀系数比玻璃态的膨胀系数T就要发生斜率的变化。
来得大。
若以比容对温度作图，在g三、主要仪器设备及耗材膨胀计、水浴及加热器、颗粒状尼龙6、丙三醇。
四、实验步骤1. 洗净膨胀计，烘干。
装入尼龙6颗粒至比重瓶的4/5体积。
2. 在膨胀管内加入丙三醇作为介质，用玻璃棒搅动（或抽气）使膨胀管内没有气泡。
3. 再加入丙三醇至比重瓶口，插入毛细管，使丙三醇的液面在毛细管下部，磨口接头用弹簧固定，如果管内发现有气泡要重装。
4. 将装好的膨胀计浸入水浴中，于30︒C恒定20min后，设置最高温度为60︒C，控制水浴升温速率约为1.25︒C/min。
5. 读取水浴温度和毛细管内丙三醇液面的高度，从30～55︒C每升高1︒C读数一次（升温速率控制为0.5︒C/min ），到55︒C 为止。
6. 毛细管内液面高度对温度作图。
从直线外延点求得升温速度1.25︒C/min 下尼龙6的g T 。
五、实验数据及处理结果3.33.43.53.63.73.83.94.0h /m m Tamperature /o C升温速度1.25︒C/min 下尼龙6的g T 为44︒C 。
六、思考讨论题或体会或对改进实验的建议略七、参考资料1．何平笙，杨海洋，朱平平，瞿保均. 高分子物理实验. 合肥：中国科学技术大学出版社，20022．陈义旺. 高分子物理实验补充讲义. 南昌大学，2006南昌大学实验报告实验项目名称：______________聚合物的温度－形变曲线__________________ 学生姓名：____________ 学号：___________ 专业班级：______________ 实验类别： 基础√专业实验类型：√验证 综合 设计 创新实验要求：√必修 选修实验日期：___________ 实验成绩：________一、实验目的1. 正确理解聚合物的三个力学状态和二个转变。
高分子物理实验指导书详解
高分子物理实验指导书合肥工业大学高分子科学与工程系2011年6月目录实验一偏光显微镜观察聚合物结晶形态⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 实验二膨胀计法测定聚合物玻璃化温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 实验三粘度法测定高聚物分子量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 实验四聚合物熔融指数的测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 实验五聚合物应力应变曲线的测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17实验一偏光显微镜观察聚合物结晶形态一、实验目的了解偏光显微镜的结构及使用方法；观察聚合物的结晶形态，以加深对聚合物结晶形态的理解。
二、实验原理聚合物的结晶受外界条件影响很大，而结晶聚合物的性能与其结晶形态等有密切的关系，所以对聚合物的结晶形态研究有着很重要的意义。
聚合物在不同条件下形成不同的结晶，比如单晶、球晶、纤维状晶等等，面其中球晶是聚合物结晶时最常见的一种形式。
球晶可以长得比较大，直径甚至可以达到厘米数量级。
球晶是从一个晶核在三维方向上一齐向外生长而形成的径向对称的结构，由于是各向异性的，就会产生双折射的性质。
因此，普通的偏光显微镜就可以对球晶进行观察，因为聚合物球晶在偏光显微镜的正交偏振片之间呈现出特有的黑十字消光图形。
偏光显微镜的最佳分辨率为200nm，有效放大倍数超过500-1000倍，与电子显微镜、X射线衍射法结合可提供较全面的晶体结构信息。
球晶的基本结构单元是具有折叠链结构的片晶，球晶是从一个中心(晶核)在三维方向上一齐向外生长晶体而形成的径向对称的结构，即一个球状聚集体。
光是电磁波，也就是横波，它的传播方向与振动方向垂直。
但对于自然光来说，它的振动方向均匀分布，没有任何方向占优势。
但是自然光通过反射、折射或选择吸收后，可以转变为只在一个方向上振动的光波，即偏振光(如图1-1，箭头代表振动方向，传播方向垂直于纸面)。
a) b)图1-1 自然光和线偏振光的振动现象a) 自然光b) 线偏振光一束自然光经过两片偏振片，如果两个偏振轴相互垂直，光线就无法通过了。
玻璃化温度测量方法
1，体积的变化用膨胀计测定玻璃化温度是最常用的方法。
一般是测定高聚物的比体积对温度的关系．把曲线两端的直线部分外推至交点作为T g(如图1)从图可以看出，玻璃化转变同冷却速率有关：冷却的快。
得出的T g高；冷却的慢，T g就较低。
同样，加热速率或快或慢，T g也或高或低。
产生这种现象的原因是体系没有达到平衡。
但要达到平衡，需要很长的时间(无限长)，这在实验上做不到。
通常采用的标准是每分钟3℃。
测量时．常把试样在封闭体系中加热或冷却，体积的变化通过填充液体的液面升降而读出、这种液体不能和高聚物发生反应或溶解、溶胀，最常用的是水银、也有人用空气作测量的流体，达时可测定压力的变化。
其它与体积有关的性质也可用于测定，加试样的折射系数、X射线的吸收等。
2，热力学方法量热方法也是测定玻璃化温度的常用方法。
在T g时，热焓有明显变化，热容有—个突变。
自从有了差热分析(DTA)和差示扫描量热计后，量热方法变得更为重要。
象体积变化一样，热焓和热容的变化也和速率有关：图2表示比体积（V）和焓(H)对温度的关系，图3表示体膨胀系数和热容对温度的关系，都出现行“滞后”现象。
图中曲线1是缓慢冷却，曲线2是正常冷却和升温，曲线3是快速冷却；曲线1、3是正常升温。
3，核磁共振法(NMR)利用电磁性质的变化研究高聚物玻璃化转变的方法是核磁共振法(NMR)。
在分子运动开始前，分子中的质子处于各种不同的状态，因而反映质子状态的NMR谱线很宽。
当湿度升高，分子运动加速后，质子的环境被平均化，共振谱线变窄，到了T g时谱线的宽度有了很大改变。
图5给出了聚氯乙烯的NNR线宽(ΔH)的变化。
由图5可得Tg 为82℃。
图2 非晶高聚物焓和温度的关系图3 非晶高聚物热容和温度的关系4、利用力学性质变化的方法玻璃化温度和脆性温度是聚合物(包括橡胶)在低温下，力学性能发生形态突变时的对应的温度。
这种力学行为可用外力作用下的形变来表征。
假定以固定负荷来测定其温度突变时橡胶的形变量，则随着温度由低到高，可分成A、B、C、D、E五个区，如图1所示。
玻璃化温度测量方法
1，体积的变化用膨胀计测定玻璃化温度是最常用的方法。
一般是测定高聚物的比体积对温度的关系．把曲线两端的直线部分外推至交点作为T g(如图1)从图可以看出，玻璃化转变同冷却速率有关：冷却的快。
得出的T g高；冷却的慢，T g就较低。
同样，加热速率或快或慢，T g也或高或低。
产生这种现象的原因是体系没有达到平衡。
但要达到平衡，需要很长的时间(无限长)，这在实验上做不到。
通常采用的标准是每分钟3℃。
测量时．常把试样在封闭体系中加热或冷却，体积的变化通过填充液体的液面升降而读出、这种液体不能和高聚物发生反应或溶解、溶胀，最常用的是水银、也有人用空气作测量的流体，达时可测定压力的变化。
其它与体积有关的性质也可用于测定，加试样的折射系数、X射线的吸收等。
2，热力学方法量热方法也是测定玻璃化温度的常用方法。
在T g时，热焓有明显变化，热容有—个突变。
自从有了差热分析(DTA)和差示扫描量热计后，量热方法变得更为重要。
象体积变化一样，热焓和热容的变化也和速率有关：图2表示比体积（V）和焓(H)对温度的关系，图3表示体膨胀系数和热容对温度的关系，都出现行“滞后”现象。
图中曲线1是缓慢冷却，曲线2是正常冷却和升温，曲线3是快速冷却；曲线1、3是正常升温。
3，核磁共振法(NMR)利用电磁性质的变化研究高聚物玻璃化转变的方法是核磁共振法(NMR)。
在分子运动开始前，分子中的质子处于各种不同的状态，因而反映质子状态的NMR谱线很宽。
当湿度升高，分子运动加速后，质子的环境被平均化，共振谱线变窄，到了T g时谱线的宽度有了很大改变。
图5给出了聚氯乙烯的NNR线宽(ΔH)的变化。
由图5可得Tg 为82℃。
图2 非晶高聚物焓和温度的关系图3 非晶高聚物热容和温度的关系4、利用力学性质变化的方法玻璃化温度和脆性温度是聚合物(包括橡胶)在低温下，力学性能发生形态突变时的对应的温度。
这种力学行为可用外力作用下的形变来表征。
假定以固定负荷来测定其温度突变时橡胶的形变量，则随着温度由低到高，可分成A、B、C、D、E五个区，如图1所示。
《高分子物理实验》讲解
实验1 平衡溶胀法测定交联聚合物的溶度参数与交联度溶度参数是与物质的内聚能密度有关的热力学参数，实际上也是表征分子间作用力的物理量。
在高分子溶液性质的研究中以及生产实际中，常常凭借溶度参数来判断非极性体系的互溶性。
例如，溶度参数对聚合物的溶解、油漆和涂料的稀释、胶黏剂的配制、塑料的增塑、聚合物的相容性、纤维的溶液纺丝等等，都有一定的参考价值。
对于交联聚合物，与交联度直接相关的有效链平均分子量 C M 是一个重要的结构参数，C M 的大小对交联聚合物的物理机械性能具有很大的影响。
因此，测定和研究聚合物的溶度参数与交联度十分重要，平衡溶胀法是间接测定交联聚合物的溶度参数与有效链平均分子量 C M 的一种简单易行的方法。
另外还可间接测得高分子-溶剂的相互作用参数1x 。
一、实验目的：（1）了解溶胀法测聚合物溶度参数及 C M 的基本原理。
（2）掌握重量法测交联聚合物溶胀度的实验技术。
（3）粗略地测出交联聚合物的溶度参数、C M 及1x 。
二、实验原理：聚合物的溶度参数不像低分子化合物可直接从汽化热测出，因为聚合物分子间的相互作用能很大，欲使其汽化，势必裂解为小分子，所以只能用间接的方法测定，平衡溶胀法是其中的一种方法。
交联结构的聚合物不能为溶剂所溶解，但能吸收大量的溶剂而溶胀。
溶胀过程中，溶剂分子渗入聚合物内使体积膨胀，以致引起三维分子网的伸展，而分子网受到应力产生了弹性收缩力，阻止溶剂进入网状链。
当这两种相反的倾向相互抵消时，即溶剂分子进入交联网的速度与被排出的速度相等，就达到了溶胀平衡态。
溶胀的凝胶实际上是聚合物的溶解液，能溶胀的条件与线性聚合物形成溶液相同。
根据热力学原理，聚合物能够在液体中溶胀的必要调节是混合自由能m F <0 ，而m m m S T H F ∆-∆=∆ (1)式中m H ∆和 m S ∆分别为混合过程中焓和熵的变化，T 为体系的温度。
因混合过程的m S ∆为正值，故T m S ∆必为正值。
聚合物的玻璃化转变温度
聚合物的玻璃化转变温度姓名：罗新杰学号：20101648 班级：高分子材料与工程一班摘要：在高分子科学中，聚合物的玻璃化转变是一个非常重要的现象，玻璃化转变是非晶态高分子材料固有的性质，是高分子运动形式转变的宏观体现，它直接影响到材料的使用性能和工艺性能，因此长期以来它都是高分子物理研究的主要内容。
本文主要简单地介绍玻璃化转变温度的相关知识和理论。
前言：玻璃化转变温度(Tg)是非晶态聚合物的一个重要的物理性质，也是凝聚态物理基础理论中的一个重要问题和难题，是涉及动力学和热力学的众多前沿问题。
玻璃转变的理论一直在不断的发展和更新。
从20世纪50年代出现的自由体积理论到现在还在不断完善的模态祸合理论及其他众多理论，都只能解决玻璃转变中的某些问题。
一个完整的玻璃转变理论仍需要人们作艰苦的努力。
对于非晶聚物，对它施加恒定的力，观察它发生的形变与温度的关系，通常特称为温度－形变曲线或热机械曲线。
非晶聚物有四种力学状态，它们是玻璃态、粘弹态、高弹态和粘流态。
在温度较低时，材料为刚性固体状，与玻璃相似，在外力作用下只会发生非常小的形变，此状态即为玻璃态，当温度继续升高到一定范围后，材料的形变明显地增加，并在随后的一定温度区间形变相对稳定，此状态即为高弹态，温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的流体，此时形变不可能恢复，此状态即为粘流态。
我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度，或是玻璃化温度。
高分子材料玻璃化转变的表征可提供丰富的信息，例如固化程度、热历史、材料的最高服役温度，共聚、共混物组分的相容性和相分离，组分的定性和定量等等，因此长期以来它都是高分子物理研究的主要内容。
所以我们得研究和掌握不同高分子玻璃化转变温度的测试方法，并比较不同测试方法的优缺点。
通过对玻璃化转变温度的不断研究，人们逐渐了解了影响玻璃化转变温度的不同因素，从而能更加灵活的处理和运用聚合物的玻璃化转变温度。
膨胀计法测玻璃化转变温度思考题
膨胀计法测玻璃化转变温度思考题一、引言在材料科学领域，膨胀计法是一种常用的测试方法，用于测定材料的玻璃化转变温度。
玻璃化转变温度是材料由固态转变为液态的临界温度，也是材料的重要物理性质之一。
本文将从膨胀计法的基本原理出发，探讨如何利用膨胀计法测定玻璃化转变温度，并结合实际案例进行深入探讨，帮助读者更全面地理解膨胀计法及其在材料研究中的应用。
二、膨胀计法的基本原理膨胀计法是通过测定材料在不同温度下的热膨胀系数来确定材料的玻璃化转变温度。
其中，热膨胀系数定义为单位温度变化下材料单位长度的变化量，通常用ppm/℃（百万分之一/摄氏度）来表示。
当材料接近玻璃化转变温度时，其热膨胀系数将显著增加，这一特性可以用来确定材料的玻璃化转变温度。
三、膨胀计法测定玻璃化转变温度的步骤1. 样品准备：需要准备一定量的样品，并将其放置在膨胀计中进行测定。
2. 设定实验条件：在进行实验之前，需要根据样品的性质和要求设置好实验条件，包括温度范围、升温速率等。
3. 开始实验：将样品放置在膨胀计中，然后根据设定的实验条件进行升温，同时记录样品的长度变化。
4. 分析数据：通过分析样品在不同温度下的热膨胀系数曲线，可以找到热膨胀系数发生显著变化的温度点，即玻璃化转变温度。
五、实际案例分析以某种工程塑料为例，通过膨胀计法测得其在升温过程中的热膨胀系数曲线，如下图所示：在这个实际案例中，我们可以清晰地看到随着温度的升高，工程塑料的热膨胀系数呈现出先缓慢增加，然后在约180℃时急剧增加的趋势。
而在这个温度点附近，可以认为工程塑料发生了玻璃化转变。
通过膨胀计法测定，我们确定了这种工程塑料的玻璃化转变温度为180℃。
在实际工程实践中，准确测定材料的玻璃化转变温度对于材料的选取和设计具有重要意义。
膨胀计法作为一种可靠的测试方法，在材料科学研究和工程应用中得到了广泛的应用。
六、总结与展望通过本文的讨论，我们对膨胀计法测定玻璃化转变温度的原理和方法有了更深入的理解。
高分子考试题Q20
1.用自由体积理论解释聚合物的玻璃化转变过程，写出四种测定聚合物玻璃化温度的方法，描述其原理及过程。
试用玻璃化转变的自由体积理论解释：(1)非晶态聚合物冷却时体积收缩速率发生变化；Tg前后，聚合物自由体积膨胀情况不同（2）速度愈快，测定的Tg值愈高。
外力作用时间短，链段来不及发生运动，呈现出玻璃态，Tg↑答：①膨胀计法原理：Tg前后试样比容发生突变，膨胀计内的水银高度发生偏折；②量热法（DSC法）原理：给基准物和样品相同的热量（仪器采用两侧等速升温或降温进行控制），基准物是热惰性的，而样品在温度改变时会出现各种转变，会吸热或放热，与基准物的温度有一差值（通过热电偶测出），将温度差值—温度作一图线，就可以得到差热曲线。
曲线上的转折对应于Tg；③温度－形变法（热机械法）原理：动态模量和力学损耗一温度的变化制成样品，在仪器上进测试得到内耗－温度曲线最高损耗峰的峰位对应的温度就是Tg；④核磁共振法(NMR) 原理：在Tg变化前后，核磁共振谱线的宽度有很大变化，根据线宽的变化就可以得到Tg。
不同的测试方法所得结果不同，因为实验速率不同2.高聚物的玻璃化温度有什么物理意义和实际使用价值，讨论分子链的柔顺性和分子量对玻璃化温度的影响。
高聚物由高弹态转变为玻璃态的温度，指无定型聚合物（包括结晶型聚合物中的非结晶部分）由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度，是无定型聚合物大分子链段自由运动的最低温度，通常用Tg表示，随测定的方法和条件有一定的不同。
高聚物的一种重要的工艺指标。
在此温度以上，高聚物表现出弹性；在此温度以下，高聚物表现出脆性，在用作塑料、橡胶、合成纤维等时必须加以考虑。
如聚氯乙烯的玻璃化温度是80℃。
但是，他不是制品工作温度的上限。
比如，橡胶的工作温度必须在玻璃化温度以上，否则就失去高弹性。
玻璃化转变温度Tg是材料的一个重要特性参数，材料的许多特性都在玻璃化转变温度附近发生急剧的变化。
以玻璃为例，在玻璃化转变温度，由于玻璃的结构发生变化，玻璃的许多物理性能如热容、密度、热膨胀系数、电导率等都在该温度范围发生急剧变化。
膨胀计法测定苯乙烯聚合反应速率实验报告
膨胀计法测定苯乙烯聚合反应速率实验报告
本试验旨在使用膨胀计法来测定苯乙烯聚合反应的速率。
聚合反应的速率表示聚合反应生成产物的速率，其受不同的微环境因素影响，包括反应温度、浓度等。
本实验采用膨胀计法，测定苯乙烯在恒定温度和压强下聚合反应的速率。
膨胀计法测定反应相当于利用反应液容积的变化来推断反应的进展，相当于用反应室的容积与体积之间的变化来检测反应速率。
本实验根据恒定温度和压强，在实验中采用膨胀计测定苯乙烯聚合反应的速率，主要包括实验前的准备、实验的操作以及实验结束后的数据处理等步骤。
实验前的准备主要是准备各种实验仪器，包括膨胀计、细枝毛笔及记录纸等。
其中，膨胀计的容积是1ml，两个活塞的初始位置调整在实验空膨胀值上，细枝毛笔则用来放置在反应室内测定容积变化，记录纸则用来记录反应过程中体积变化的数据。
经过实验前的准备，准备好了需要的一切，就可以正式开始实验。
实验过程是将苯乙烯放入容积为1ml的反应室里，记录反应室开始时的容积，然后置放在定温恒温蒸馏仪中进行聚合，定时截取容积数据，半个小时到一个小时的间隔不断的调整活塞的位置，记录反应室的容积，待实验结束时，反应室的容积最终稳定，表明反应结束，实验结束。
实验结束后进行数据处理，主要是对收集到的数据进行处理，根据实验结果可以得出 amountA（L）/min 来表示反应速率，从而验证反应的机理。
经过本次实验的膨胀计法，我们测定了苯乙烯聚合反应的速率，通过实验结果来证明不同的微环境因素会影响反应速率。
本实验表明，膨胀计法是一种可行的方法来测定苯乙烯聚合反应的速率。
高分子物理实验讲解实用
实验 1 均衡溶胀法测定交联聚合物的溶度参数与交联度溶度参数是与物质的内聚能密度有关的热力学参数，实质上也是表征分子间作使劲的物理量。
在高分子溶液性质的研究中以及生产实质中，常常依靠溶度参数来判断非极性系统的互溶性。
比如，溶度参数对聚合物的溶解、油漆和涂料的稀释、胶黏剂的配制、塑料的增塑、聚合物的相容性、纤维的溶液纺丝等等，都有必定的参照价值。
对于交联聚合物，与交联度直接有关的有效链均匀分子量M C是一个重要的构造参数， M C的大小对交联聚合物的物理机械性能拥有很大的影响。
所以，测定和研究聚合物的溶度参数与交联度十分重要，均衡溶胀法是间接测定交联聚合物的溶度参数与有效链均匀分子量M C的一种简单易行的方法。
此外还可间接测得高分子-溶剂的互相作用参数x1。
一、实验目的：（1）认识溶胀法测聚合物溶度参数及M C的基来源理。
（2）掌握重量法测交联聚合物溶胀度的实验技术。
（3）大略地测出交联聚合物的溶度参数、M C及x1。
二、实验原理：聚合物的溶度参数不像低分子化合物可直接从汽化热测出，因为聚合物分子间的互相作用能很大，欲使其汽化，必然裂解为小分子，所以只好用间接的方法测定，均衡溶胀法是此中的一种方法。
交联构造的聚合物不可以为溶剂所溶解，但能汲取大批的溶剂而溶胀。
溶胀过程中，溶剂分子渗透聚合物内使体积膨胀，致使惹起三维分子网的伸展，而分子网遇到应力产生了弹性缩短力，阻挡溶剂进入网状链。
当这两种相反的偏向互相抵消时，即溶剂分子进入交联网的速度与被排出的速度相等，就达到了溶胀均衡态。
溶胀的凝胶其实是聚合物的溶解液，能溶胀的条件与线性聚合物形成溶液相同。
依据热力学原理，聚合物能够在液体中溶胀的必需调理是混杂自由能F m<0，而F m H m T S m (1)式中H m和S m分别为混杂过程中焓和熵的变化，T 为系统的温度。
因混杂过程的 S m为正当，故T S m必为正当。
明显，要知足F m，一定使H T S m。
膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度实验报告
膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度实验报告
实验目的：使用膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度。
实验原理：聚合物的玻璃化温度是指聚合物在加热过程中从玻璃态转变为高分子状态的温度。
膨胀计法是一种常用的测定玻璃化温度的方法。
其原理是利用聚合物在加热过程中由于温度升高而产生的膨胀变化来判断玻璃化转变的温度。
实验步骤：
1. 将聚合物样品剪成适当大小的片状，保持样品的一致性。
2. 将膨胀计探头插入样品，并将样品与膨胀计固定。
3. 将膨胀计连接到温度控制器上，并将温度控制器设定为从室温开始以一定速率升温。
4. 在实验过程中记录膨胀计示数随温度变化的曲线。
5. 观察曲线中的突变点，即玻璃化转变点，这一点对应的温度即为聚合物的玻璃化温度。
实验结果：根据实验数据记录的膨胀计示数随温度变化的曲线，确定聚合物的玻璃化温度。
讨论与分析：根据实验结果得到的玻璃化温度，可以判断聚合物的性质、稳定性和应用范围。
结论：利用膨胀计法可以测定聚合物的玻璃化温度，本实验得到的结果为聚合物的玻璃化温度为X℃。
膨胀计测定Tg
每升高5 ℃读一次毛 细管高度,在55—80
℃之一间次每,插直升入至高管9毛20℃℃细读
读出毛细 管的读数
向膨胀管内加入 聚苯乙烯颗粒
速控度制为水1浴倒℃升入/分介温乙;质二醇
玻棒搅动 使其没有
气泡
采用水浴法加热
返回
五、数据处理
(1)作毛细管内液面高度h1、h2、h3…对温度t1、 t2、 t3…的图。 (2)将曲线外延得一交点,对应的温度即为试剂的玻璃化温度。 (3)画出两种不同升温速度下试剂的玻璃化温度曲线,并做比较。
玻璃化转变不是热力学平衡过程，而是一个松弛过程，因此， Tg值的大小和测试条件有关。下图表明在降温测定量中，降温速度 快，Tg向高温方向移动。
Vபைடு நூலகம்
A A'
D
C C' E
T
ACD剧冷 A'C'CD慢冷 EC'CD长时退火
根据自由体积理论，在降温过程中，分子通过链段 运动位置调整，多余的自由体积腾出并逐渐扩散出去， 因此在聚合物冷却、体积收缩时，自由体积也在减少。 但是由于粘度因降温而增大，这种位置调整不能及时进 行，所以聚合物的实际体积总比该温度下的平衡体积 大，表现为比容-温度曲线上在Tg处发生拐折。降温速 度快，拐折得越早，Tg就偏高。
h /mm
返回
Tg
T/℃
六、思考题
1.为什么用不同方法测得的玻璃化转变温度是不能相互比 较的? 2.为什么实验过程中要求膨胀管内不能有气泡? 3.为什么说膨胀计法是测定聚合物玻璃化转变温度的经典 方法,任何其它的测定结果都要与膨胀计法的结果相比较?
4.你还知道哪些测定聚合物玻璃化转变温度的实验方法,它 们各自的优缺点是什么?
玻璃化转变温度和SBS
玻璃化转变温度和S B S Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT一、玻璃化转变温度定义1.从实验现象角度定义玻璃化转变温度：玻璃化转变温度是指由高弹态转变为玻璃态、玻璃态转变为高弹态所对应的温度。
2.从测试角度定义玻璃化转变温度玻璃化转变温度是指高聚物的力学性质（模量、力学损耗）、热力学性质（比热容、热膨胀系数、焓）、电磁性质（介电性、导电性、内耗峰）、形变（膨胀系数）、光学性质（折光指数）等物理性质发生突变点所对应的温度。
如果把玻璃化转变温度看作是一个转变温区，不是一个定值，这样比较容易理解玻璃化转变现象二、测定方法1.膨胀计法在膨胀计内装入适量的受测聚合物，通过抽真空的方法在负压下将对受测聚合物没有溶解作用的惰性液体充入膨胀计内，然后在油浴中以一定的升温速率对膨胀计加热，记录惰性液体柱高度随温度的变化。
由于在玻璃化温度前后体积的突变，因此惰性液体柱高度-温度曲线上对应有折点。
折点对应的温度即为受测聚合物的玻璃化温度。
2.折光率法利用高分子聚合物在玻璃化转变温度前后折光率的变化，找出导致这种变化的玻璃化转变温度。
3.热机械法（温度-变形法）在加热炉或环境箱内对高分子聚合物的试样施加恒定载荷；记录不同温度下的温度-变形曲线。
类似于膨胀计法，找出曲线上的折点所对应的温度，即为：玻璃化转变温度。
三、结论前人做过很多实验，都观察到同一个现象：玻璃化转变温度随升温速率升高（升温速率>5℃/min）而增大、降温速率（降温速率>5℃/min）增大而增大。
一、SBS的合成SBS的合成：以苯乙烯，丁二烯为单体原料，环己烷为溶剂、n-BuLi为引发剂、THF为活化剂,无终止阴离子聚合反应，SiCl4为偶联剂最后加入适量，反应终止加入防老剂。
产品为白色半透明的弹性体。
二、SBS的玻璃化温度SBS的两相分离结构决定了它具有两个玻璃化转变温度，Tg1为-80℃(聚丁二烯段)，Tg2为80℃(聚苯乙烯段)。
膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度实验报告
膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度实验报告<p class="article_top">篇一：废水中cod的测定实验报告废水中cod的测试实验报告一、原理在强酸性溶液中，加入一定量重铬酸钾作氧化剂，在专用复合催化剂存在下，于165℃恒温加热消解水样10min，重铬酸钾被水中有机物质还原为三价铬，在波长610nm处，测定三价铬离子。
根据三价铬离子的量换算成水样的质量浓度。
郎伯比尔定律：吸光度（a）a=。
lgt水中的化学需氧量同消解后样品吸光度存在一定线性关系，y=b*x+a。
通过最小二乘法原则确定待测液浓度。
二、实验步骤：1.标准曲线的绘制（1）取专用反应管6只做好标记，分别加入0，0.1，0.5，1.0，2.0，3.0ml邻苯二甲酸氢钾标液，相应cod理论值为0，40，200，400，800，1200mg/l （2）用纯水将各反应管依次补足至3ml；（3）每支反应管加氧化剂1ml；（4）各反应管垂直快速加入配制后催化剂5.0ml，如发现溶液上下液色不均，可加盖摇匀，否则将引起加热过程溅飞。
（5）将反应管置入仪器加热，温度升至164.5℃按下消解键；（消解指示灯亮）。
10min恒温消解，仪器发出蜂鸣，指示水样已消解充分；（6）取出水样，置于试管架上1-2min后放入冷水盆中冷却至室温；（7）每支反应管加入纯水3.0ml盖塞摇匀，操作完成后，冷却至室温，准备进行光度测定；2.待测样（1）吸取3ml混合均匀的水样（或适量水样稀释至3ml）置于专用反应管中，加入1ml专用氧化剂，摇匀；垂直快速加入5ml催化剂，消解过程同上。
3.光度测定波长610nm处，30mm比色皿，以水为参比液，测定吸光度并做空白校正。
注意：1、浓硫酸使用仔细2、氧化剂是上次配制的，不能用试剂瓶中原液。
3、消解不加盖。
三、实验数据表1.标准参考值图1.标准曲线表2.污水测定值四、思考题（1）为什么需要做空白实验。
膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度实验报告
膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度实验报告第一篇：膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度实验报告实验五膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度聚合物的玻璃化转变是指非晶态聚合物从玻璃态到高弹态的转变，是高分子链段开始自由运动的转变。
在发生转变时，与高分子链段运动有关的多种物理量（例如比热、比容、介电常数、折光率等）都将发生急剧变化。
显而易见，玻璃化转变是聚合物非常重要的指标，测定高聚物玻璃化温度具有重要的实际意义。
目前测定聚合物玻璃化转变温度的主要有扭摆、扭辫、振簧、声波转播、介电松弛、核磁共振和膨胀计等方法。
本实验则是利用膨胀计测定聚合物的玻璃化转变温度，即利用高聚物的比容－温度曲线上的转折点确定高聚物的玻璃化温度（Tg）。
一、实验目的与要求1、掌握膨胀计法测定聚合物Tg的实验基本原理和方法。
2、了解升温速度对玻璃化温度的影响。
3、测定聚苯乙烯的玻璃化转变温度。
二、实验原理当玻璃化转变时，高聚物从一种粘性液体或橡胶态转变成脆性固体。
根据热力学观点，这一转变不是热力学平衡态，而是一个松弛过程，因而玻璃态与转变的过程有关。
描述玻璃化转变的理论主要有自由体积理论、热力学理论、动力学理论等。
本实验的基本原理来源于应用最为广泛的自由体积理论。
根据自由体积理论可知：高聚物的体积由大分子己占体积和分子间的空隙，即自由体积组成。
自由体积是分子运动时必需空间。
温度越高，自由体积越大，越有利于链段中的短链作扩散运动而不断地进行构象重排。
当温度降低，自由体积减小，降至玻璃化温度以下时，自由体积减小到一临界值以下，链段的短链扩散运动受阻不能发生（即被冻结）时，就发生玻璃化转变。
图5-1高聚物的比容—温度关系曲线能够反映自由体积的变化。
图中上方的实线部分为聚合物的总体积，下方阴影区部分则是聚合物己占体积。
当温度大于Tg时，高聚物体积的膨胀率就会增加，可以认为是自由体积被释放的结果，图中αr段部分。
当T阶段，聚合物容积随温度线性增大，如图αg段部分。
膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度-高分子物理-实验10-10
实验十膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度一．实验目的1．掌握膨胀计法测定聚合物玻璃化温度的方法。
2．了解升温速度对玻璃化温度的影响。
3. 深入理解自由体积概念在高分子学科中的重要性。
二．实验原理某些液体在温度迅速下降时被固化成为玻璃态而不发生结晶作用就叫做玻璃化转变，其发生转变时的温度称玻璃化温度，记作T g。
聚合物具有玻璃化转变现象。
聚合物的玻璃化转变对非晶态聚合物而言，是指其从玻璃态到高弹态的转变（温度由低到高），或从高弹态到玻璃态的转变（温度由高到低）；对晶态聚合物来说，是指其中非晶部分的这种转变。
玻璃化温度T g是聚合物的特征温度之一，它是高分子链柔性的指标，可以作为聚合物的特征指标，。
从工艺角度来看，T g是非晶态热塑性塑料（如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和硬质聚氯乙烯等）使用温度的上限，是橡胶使用温度的下限，具有重要的工艺意义。
当聚合物由玻璃态转变为高弹态时，模量下跌3~4个数量级，材料从坚硬的固体转变成柔软的弹性体。
许多其它物理性质，如体积(比容)、热力学性质(比热、焓) 和电磁性质(介电系数、介电损耗、核磁共振吸收谱线宽度等)都有明显的变化。
聚合物的玻璃化转变现象是一个极为复杂的现象，它的本质至今还不完全了解。
对聚合物玻璃化转变本质的看法集中起来有两种，一种观点认为玻璃化转变本质上是个动力学问题，是一个弛豫过程。
聚合物有自己的分子内部时间尺度，当外力作用时间（或实验观察时间、或实验时间）与这内部时间尺度同数量级时即发生松弛转变。
玻璃化转变就是外力作用时间与聚合物链段运动的松弛时间同数量级时的松弛转变。
另一种观点认为玻璃化转变本质上是一个平衡热力学二级相变，而实验观测到的具有动力学性质的T g是需要无限长时间的热力学转变温度的一个显示。
的确，从实验上来观察，我们确实只能发现玻璃化转变的速率特征，但是，认为玻璃化转变是一个平衡态热力学转变，并以此为基础做出的理论推导在解释玻璃化温度与共聚、增塑、交联等因素的关系上取得了满意的结果。
用不同方法测定材料的玻璃化转变温度
用不同方法测定材料的玻璃化转变温度卓蓉晖 胡 言 陈文怡(武汉理工大学材料研究与测试中心 湖北 武汉 430070)摘 要 玻璃化转变温度是材料的重要特性参数,对材料的研究有着重要意义。
测定材料玻璃化转变温度的方法很多,各种方法由于其测试条件和测试内容不同,结果也各不相同。
为更好的了解各种测试方法,本文用不同方法对同种样品的玻璃化转变温度进行测定,并对其结果进行讨论。
关键词 玻璃化转变温度 热膨胀 差热分析 玻璃化转变温度T g是材料的一个重要特性参数,材料的许多特性都在玻璃化转变温度附近发生急剧的变化。
以玻璃为例,在玻璃化转变温度,由于玻璃的结构发生变化,玻璃的许多物理性能如热容、密度、热膨胀系数、电导率等都在该温度范围发生急剧变化。
根据玻璃化转变温度可以准确制定玻璃的热处理温度制度。
对高聚物而言,它是高聚物从玻璃态转变为高弹态的温度,在玻璃化转变温度时,高聚物的化热容、热膨胀系数、粘度、折光率、自由体积以及弹性模量等都要发生一个突变。
从分子结构上讲,玻璃化转变温度是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松驰现象,而不象相转变那样有相变热,所以它是一种二级相变(高分子动态力学中称主转变)。
在玻璃化转变温度以下,高聚物处于玻璃态,分子链和链段都不能运动,只是构成分子的原子(或基团)在其平衡位置作振动;而在玻璃化转变温度时分子链虽不能移动,但是链段开始运动,表现出高弹性质,温度再升高,就使整个分子链运动而表现出粘流性质。
在聚合物的使用上,T g一般为塑料的使用上限,橡胶的使用温度下限1。
因此,T g对材料的研究有着重要意义。
测定材料的玻璃化转变温度的方法很多,如差热分析法(DT A)、差示扫描量热法(DSC)、热膨胀法、核磁共振波谱法、粘弹性测量法、介电测量法等。
为更好的了解各种测试方法,本文选取一组玻璃样品,分别用热膨胀法和差势分析法测定其玻璃化转变温度,并对其结果进行分析讨论。
1 实验原料实验选取一组玻璃试样,其成分为:(wt/%)样品编号SiO2B2O3Al2O3CaO MgO Na2O K2O TiO2F SrO Fe2O3SO3 1#59187013117221153107015501250137010900128012 2#5219971414148221120156016401090154015801170125012 2 实验方法将两组试样分别制成直径约5m m,长约25m m的棒状样品,测试样品的热膨胀系数曲线。
如何测定玻璃化转变温度Tg
如何测定玻璃化转变温度Tg2008-04-06 10:531．膨胀计法在膨胀计内装入适量的受测聚合物，通过抽真空的方法在负压下将对受测聚合物没有溶解作用的惰性液体充入膨胀计内，然后在油浴中以一定的升温速率对膨胀计加热，记录惰性液体柱高度随温度的变化。
由于高分子聚合物在玻璃化温度前后体积的突变，因此惰性液体柱高度-温度曲线上对应有折点。
折点对应的温度即为受测聚合物的玻璃化温度。
2．折光率法利用高分子聚合物在玻璃化转变温度前后折光率的变化，找出导致这种变化的玻璃化转变温度。
3．热机械法（温度-变形法）在加热炉或环境箱内对高分子聚合物的试样施加恒定载荷；记录不同温度下的温度-变形曲线。
类似于膨胀计法，找出曲线上的折点所对应的温度，即为：玻璃化转变温度。
4．DTA法（DSC）以玻璃化温度为界，高分子聚合物的物理性质随高分子链段运动自由度的变化而呈现显著的变化，其中，热容的变化使热分析方法成为测定高分子材料玻璃花温度的一种有效手段。
目前用于玻璃化温度测定的热分析方法主要为差热分析（DTA和差示扫描量热分析法（DSC）。
以DSC为例，当温度逐渐升高，通过高分子聚合物的玻璃化转变温度时，DSC曲线上的基线向吸热方向移动（见图）。
图中A点是开始偏离基线的点。
将转变前后的基线延长，两线之间的垂直距离为阶差ΔJ，在ΔJ/2 处可以找到C点，从C点作切线与前基线相交于B点，B点所对应的温度值即为玻璃化转变温度Tg。
5．动态力学性能分析（DMA）法高分子材料的动态性能分析（DMA）通过在受测高分子聚合物上施加正弦交变载荷获取聚合物材料的动态力学响应。
对于弹性材料（材料无粘弹性质），动态载荷与其引起的变形之间无相位差（ε=ζ0sin(ωt)/E）。
当材料具有粘弹性质时，材料的变形滞后于施加的载荷，载荷与变形之间出现相位差δ：ε=ζ0sin(ωt+δ)/E。
将含相位角的应力应变关系按三角函数关系展开，定义出对应与弹性性质的储能模量G’=Ecos（δ）和对应于粘弹性的损耗模量G”=Esin（δ） E因此称为绝对模量E=sqrt(G’2+G”2) 由于相位角差δ的存在，外部载荷在对粘弹性材料加载时出现能量的损耗。
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实验膨胀计法测定聚合物玻璃化温度
1.1 实验目的
1.掌握膨胀计法测定聚合物玻璃化温度的方法。
2.了解升温速度对玻璃化温度的影响。
1.2实验内容
利用膨胀计来测定聚苯乙烯玻璃化温度Tg 值。
1.3基础知识
•聚合物的玻璃化转变是玻璃态和高弹态之间的转变。
在发生转变时，聚合物的许多物理性质起了急剧的变化。
如果固定其他条件而仅改变温度，那么在玻璃化转变温度范围内，聚合物的比容、比热、导热系数、介电常数、弹性模量、介电损耗等都发生突变或不连续的改变。
同样，如果固定温度而改变其他条件，例如压力、频率、分子量、增塑剂浓度、共聚物组成等，也可观察到玻璃化转变现象。
图3－1为聚合物的比容随压力的变化，Pg称为玻璃化转变压力。
图3－2为375K时聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的比容随分子量的变化，My称为玻璃化转变分子量。
通常，由于改变温度来观察玻璃化转变最为方便，又具有实用意义，所以玻璃化温度是表示玻璃化转变的最重要的指标。
图3－1聚合物的比容随压力的变化图3－2 聚甲基丙烯酸甲酯的比容随分子量的变化
•本实验是利用膨胀计来测定玻璃化温度Tg的，膨胀计法是一种玻璃化温度静态测定方法。
聚合物的比容是一个与高分子链段运动有关的物理量，它在玻璃化转变温度范围内有不连续的变化，即利用膨胀计测定聚合物的体积随温度的变化时，在Tg处有一个转折，如图3－3所示。
图3－3 聚合物比容与温度间的关系
•众所周知，玻璃化转变不是热力学平衡过程，而是一个松弛过程，因此Tg值的大小和测试条件有关。
图3－4表明在降温测量中，降温速度加快，Tg向高温方向移动。
根据自由体积理论，在降温过程中，分子通过链段运动进行位置调整，多余的自由体积腾出并逐渐扩散出去，因此在聚合物冷却、体积收缩时，自由体积也在减少。
但是由于粘度因降温而增大，这种位置调整不能及时进行，所以聚合物的实际体积总比该温度下的平衡体积大，表现为比容一温度曲线上在Tg处发生拐折。
降温速度越快，拐折得越早，Tg就偏高。
反之，降温速度太慢，则所得Tg偏低，以至测不到Tg。
一般控制在1－2℃/min为宜。
升温速度对Tg的影响，也是如此。
Tg的大小还和外力有关：单向的外力能促使链段运动，外力越大，Tg降低越多；外力的频率变化引起玻璃化转变点的移动，频率增加则Tg升高，所以膨胀计法比动态法所得的Tg要低一些。
图3－4 降温速度对聚合物玻璃化温度的影响
•除了外界条件以外，显然Tg值还受到了聚合物本身的化学结构之支配，同时也受到其他结构因素的影响，例如共聚、交联、增塑以及分子量等。
图3－5表明Tg值随分子量的增大而升高，特别当分子量较低时，这种影响更为明显。
自由体积理论可以解释这一现象。
图3－5 聚合物分子量对玻璃化温度的影响
1.4 实验方法与操作步骤
1、洗净膨胀计、烘干，装入聚苯乙烯颗粒，充填膨
胀管的4/5体积。
2、在膨胀管内加入乙二醇作为介质，用玻棒搅动
(或抽气)使膨胀管内没有气泡。
3、再加入乙二醇至膨胀管口，插入毛细管，使乙二
醇的液面在毛细管下部，磨口接头用弹簧固定，
如果发现管内留有气泡必须重装。
(为什么?)
4、将装好的膨胀计浸入水浴中，控制水浴升温速度为1℃/min。
5、读取水浴温度和毛细管内乙二醇液面的高度(每升高5℃读一次，在55—80℃之间每升高2℃或1℃读一次)，直到90℃为止。
6、将已装好样品的膨胀计经充分冷却后，再在升温速度为2℃/min的热水浴中读取温度和毛细管内液面高度。
1.5 实验结果
1.水浴升温速度为1℃/min：
记录水浴温度和当时毛细管内乙二醇液面的高度。
读数范围：实验开始时的水浴温度到90℃为止。
读数方式：每升高5℃记录一次，在55—80℃之间每升高2℃或1℃记录一次。
2.水浴升温速度为2℃/min：
读数范围和读数方式同上。
1.6 实验结果统计与分析
作毛细管内液面高度对温度的图。
从直线外延交点求得两种不同升温速度的聚苯乙烯的Tg值。
如图3—6所示。
图3－6 h-T图
1.7 注意事项
1.膨胀计在使用前必须洁净，干燥。
毛细管内应当
没有任何残留液体。
2.膨胀计的磨口接头处用久后会沾有聚合物，因此
会引起溶液泄漏。
此时可用滤纸浸渍少量甲苯将
其擦去。
3.在插入毛细管后，若发现管内留有气泡必须重装。
4.实验结束后应即时将膨胀计洗净并且干燥。