聚合物温度―形变曲线的测定(精)
高分子物理实验聚合物温度-形变曲线的测定.ppt
GTS-Ⅲ热机分析仪
1 ．打开仪器，预热。打开加热炉，把 试样放进去，用压杆压住。
2 ．调节位移调零旋钮，使位移显示为 零。
3 ．选择合适的升温速率，打开“加热” 开关， 进行加热。同时放下记录笔。
随着温度上升，分子热运动能量逐渐增 加，到达玻璃化转变温度Tg后，分子运 动能量已经能够克服链段运动所需克服 的位垒，链段首先开始运动，表现为柔 软而富于弹性的高弹体，聚合物进入－ 高弹态；
温度进一步升高至粘流温度Tf，整个高 分子链能够在外力作用下发生滑移，聚 合物进入粘流态，成为可以流动的粘液， 聚合物进入－粘流态。
2 ．将位移传感器托片对准传感器压 头，使传感器压头随测量压杆移动， 在压杆上放上所需质量的砝码。
3． 打开计算机，用左键双击XWJ-500B图 标，进入系统“管理界面”。根据提示，在 “试验方法”窗口中选择试验种类为“压 缩”；在“试验尺寸”窗口中输入本次试验 的试片尺寸；在“载荷选配表”窗口中选择 本次试验的砝码质量。随后依次选择“升温 速率”、“升温的上限温度”、“试样最大 变形量”等参数。
可以得到聚合物的特性转变温度，如： 玻璃化温度Tg，粘流温度Tf，和熔点等， 对于评价被测试样的使用性能、确定适 用温度范围和选样加工条件很有实用意 义。
对于线型非晶聚合物有三种不同的力 学状态：玻璃态，高弹态，粘流态。
温度足够低时，高分子链和链段的运动 被“冻结”，外力的作用只能引起高分 子键长和键角的变化，聚合物表现出硬 而脆的物理机械性质－玻璃态；
二、实验原理
聚合物试样上施加恒定荷载，在一 定范围内改变温度，试样形变随温度 的变化以形变或相对形变对温度作图， 所得的曲线，通常称为温度—形变曲 线，又称为热机械曲线。
聚合物温度-形变曲线的测定
浓度对粘度的影响，常以如下二个经验公式表达粘度对浓度的依赖关系。
ηSP/c=[η]+k´[η]²c
（1）
㏑ηr/c=[η]-β[η]²c
（2）
式中ηSP 叫做增比粘度，ηr 叫做相对粘度，若以η0 表示溶液的粘度，η表示溶液粘
度，则
ηr=η/η0；ηSP=（η-η0）/η0=ηr-1
（3）
式（1）和（2）中的 c 为溶液浓度，k´和β均为常数，显然
高分子物理实验讲义
材料学院
2006.5
目录
实验一 偏光显微镜法观察聚合物的结晶形态………………………2 实验二 粘度法测定聚合物的分子量…………………………………5 实验三 聚合物的热分析—差示扫描量热法…………………………9 实验四 聚合物温度-形变曲线的测定………………………………13 实验五 高聚物表观粘度和粘流活化能的测定 ……………………16 实验六 高分子材料应力-应变曲线的测定…………………………23 实验七 高聚物的应力松弛测定 ……………………………………26 实验八 动态粘弹谱法测定聚合物的动态力学性能 ………………29 实验九 高聚物的高频介电损耗测定 ………………………………35
五、数据处理、结果与讨论： 1. 记录制备试样的条件、观察到的现象。 2. 给出所观察到的球晶形貌图。 3. 写出显微尺标定目镜分度尺的标定关系，计算所测球晶半径大小。
六、思考题： 1. 使用偏光显微镜应注意那些问题？ 2. 结合实验讨论影响球晶生长的主要因素。 3. 结晶温度的控制对球晶大小有什么关系？ 4. 讨论结晶生长条件与结晶形态的关系，结晶形态与聚合物制品性质之间的关系。
5. PLM 研究液晶态的织构 液晶态织构的研究，可鉴定液晶类型，探索液晶内部指向矢变化。液晶织构实质上是液
聚合物温度-形变曲线的测定(精)
5 ．完成上述设定工作后，单击“开始试验” 按钮，仪器即开始工作。此时计算机显示两 个界面：其一是温度—形变曲线的实时界面， 其二是时间—温度曲线实时界面。 6 ．试验完成后，蜂鸣器将报警。在“试验” 菜单下选择消音按钮解除报警。同时关闭仪 器，使用升降手柄将吊筒从加热炉中取出， 待吊筒冷却后，取出试片。
温度进一步升高至粘流温度Tf，整个高 分子链能够在外力作用下发生滑移，聚 合物进入粘流态，成为可以流动的粘液， 聚合物进入－粘流态。
交联聚合物由于交联后，链段的运动 能力下降，在受到外力作用后分子链 之间的相对滑移也不能发生，故此不 存在粘流转变和粘流态。
三、仪器和试样
1．GTS-Ⅲ热机分析仪 XWJ-500B热机分析仪。 2．聚甲基丙烯酸甲酯试样和不同交联 程度的聚苯乙烯试样。
四、 实验步骤
XWJ-500B热机分析仪 1 ． 从主机架上放下吊筒，将压缩试 验支架放入吊筒内，并依次放入试片、 压头。将压杆和测温探头对正插入试 验支架，摇动升降手柄将吊筒放入加 热炉中。 2 ．将位移传感器托片对准传感器压 头，使传感器压头随测量压杆移动， 在压杆上放上所需质量的砝码。
3． 打开计算机，用左键双击XWJ-500B图 标，进入系统“管理界面”。根据提示，在 “试验方法”窗口中选择试验种类为“压 缩”；在“试验尺寸”窗口中输入本次试验 的试片尺寸；在“载荷选配表”窗口中选择 本次试验的砝码质量。随后依次选择“升温 速率”、“升温的上限温度”、“试样最大 变形量”等参数。 4 ．位移传感器调零：用螺旋测微仪调整试 验支架上的位移传感器压头位置，使其位移 在零点附近。（在压缩试验中建议将位移传 感器的位移调至负值）。
对于线型非晶聚合物有三种不同的力 学状态：玻璃态，高弹态，粘流态。 温度足够低时，高分子链和链段的运动 被“冻结”，外力的作用只能引起高分 子键长和键角的变化，聚合物表现出硬 而脆的物理机械性质－玻璃态；
高聚物温度-形变曲线的测定分析
1、温度—形变曲线
该曲线是样品 在恒定负荷和 等速升温条件 下，对不同温 度下的型变量 进行测定而绘 制的。
图7-1 线性非晶聚合物的温度-形变曲线
玻璃态区： T低， 整个分子链和链段不能运动， 形变小， 由于键长键角的变化引起， 可逆的普弹形变
高弹态区： T升高， 链段能运动，整个分子链不 能，形变较大， 外力除去后可复 原， 高弹形变，
一、实验目的
1、掌握测定聚合物温度－形变曲线的方法 2、了解DT-Ⅱ型低温差热-热机械测定仪的工作原理及 结构 3、测量聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯的转变温度。
二、实验原理
聚合物试样上施加恒定荷载，在一定范围内改变 温度，试样形变随温度的变化以形变或相对形变 对温度作图，所得的曲线，通常称为温度—形变 曲线，又称为热机械曲线。
高弹平台区，链段运动加剧----整个大分子更卷曲
再升温， 大分子重心移动，相对滑移， 形变突变， Tf
三、实验仪器
测试座 升温控制—程序 记录温度—形变
四、实验程序
接通电源，预热 制样-平整 放入PMMA或PE样品 将石英压杆， 砝码压杆下落，接触好直接压再样
品上 设定升温降温程序 形变曲线完成，将石英压杆， 砝码压杆升起， 取Leabharlann 实验七 高聚物温度—形变曲线的测定
指导老师： 王新
高聚物的玻璃态和高弹态互相转变的温度叫做玻 璃化转变温度Tg。即链段开始运动的温度。
高聚物的高弹态和粘流态互相转变的温度叫做粘 流温度Tf。即分子链开始运动的温度。
在玻璃化温度附近的温度范围内，高聚物的许多 性能，如比热、比体积、热膨胀系数、力学形变 等都会随温度的变化发生突变。因此，测定转变 温度，研究高聚物力学三态的特点及转变规律， 具有重大的理论和实际意义。
实验 3 聚合物温度 形变曲线的影响
实验3 聚合物温度—形变曲线的影响聚合物的温度—形变曲线反映了聚合物在不同温度范围的力学状态以及相应的热转变，该曲线可提供涉及聚合物结构和分子运动方面的重要信息，例如非晶聚合物的玻璃化转变温度Tg、粘流温度T f以及结晶聚合物的熔点Tm。
此外，根据聚合物温度—形变曲线的形状以及各种力学状态所处的温度区间，可以评价该聚合物的使用性能和使用温度范围。
因此聚合物的温度—形变曲线是研究聚合物结构、分子运动和性能的重要手段。
另一方面，通过化学交联的方法可以将聚合物大分子链相互之间用共价键连接成交联网状结构。
分子链之间的交联改变了聚合物的结构和分子运动的方式，从而影响到聚合物的力学状态及其热转变，导致聚合物的一系列物理机械性能发生改变，其中包括尺寸稳定性、耐老化和耐溶剂性能改善，耐热性和机械强度提高。
化学交联已为提高聚合物性能的有效手段。
一、实验目的1．学习和掌握使用平衡溶胀法表征聚合物交联程度的方法；2．掌握测量聚合物温度—形变曲线的基本原理和实验方法；3．通过测定不同交联程度聚苯乙烯的温度—形变曲线，了解交联对聚合物转变和力学状态的影响。
二、实验原理对聚合物试样施加一个负荷，同时以等速升温的方法对试样进行加热，随着温度升高，聚合物试样的形变会发生相应变化，将试样的温度与形变之间的对应关系记录下来所得到的曲线即为温度—形变曲线。
图1是典型的非晶聚合物温度—形变曲线。
当温度较低时，由于分子热运动的能量较低，链段的运动不能发生，因此聚合物试样的形变量很小，材料表现出坚硬的刚性固体材料的性质，该状态称之为“玻璃态”；当温度升高到一定程度后，链段可以克服内旋转的位垒发生运动，此时聚合物试样可以发生较大形变，而且当外力去除后，形变可以通过链段运动而恢复。
这种状态称之为“高弹态”（或“橡胶态”）；进一步升高温度，大分子链的整体运动也可以发生，在外力作用下，大分子链之间可以产生相对滑移，导致粘性流动的发生，这种状态即为“粘流态”。
聚合物温度—形变曲线的测定（精品pdf）
实验三聚合物温度—形变曲线的测定聚合物的温度—形变曲线是研究聚合物热—力性质的一种方法。
这一方法是在聚合物的测试上施加一恒定的或间歇的负荷，并使试样以一定的速度加热升温，观察试样形变随温度的变化，以形变对温度作图所得曲线即为温度—形变曲线，又称热—机械曲线。
从该曲线上，可以确定试样的玻璃化温度T g，流动温度T f和熔点T m。
这些数据对以评价被测试样的使用温度范围和选择成型加工条件具有实际意义。
用间歇加力方法可观察到过渡区的松弛现象，求取绝对形变值，进行定量计算。
一、实验目的本实验以聚甲基丙烯酸甲酯圆柱体为试样，用持续加力或间歇加力的方法，通过自动记录试样形变随温度升高而发生的变化，测定其温度——形变曲线。
通过实验得到：1．掌握测定聚合物温度——形变曲线的实验方法以及仪器的使用。
2．验证线性非晶聚合物的三种力学状态理论，并用分子运动论理论解释温度—形变曲线上各区域的特点。
3．计算聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化温度T g。
4．计算聚甲基丙烯酸甲酯的杨氏模量，高弹态的初始弹性模量及缠结点间的平均分子质量。
二、基本原理高分子链运动单元具有多重性，而且它们的运动具有温度依赖性。
当外力一定时，聚合物在不同的温度范围可以呈现完全不同的力学特性。
线性无定形聚合物有三种不同的力学状态。
在温度足够低时，大分子链段的运动被“冻结”，外力的作用只能引起大分子链键长和键角的改变，此时聚合物处于玻璃态，表现出模量大，形变小的硬脆力学性质。
当温度升高到一定值时，分子热运动的能量增加，使链段得以运动，此时聚合物处于橡胶态（高弹态），表现出模量小，形变大的质软而富有弹性的力学性质。
当温度进一步升高到能使整个大分子链移动时，聚合物进入粘流态，在外力作用下形变急剧增加而且不可逆，如图3-1所示。
聚合物由玻璃态向高弹态的转变称为玻璃化转变，转变温度为玻璃化温度（T f），由高弹态向粘流态转变的温度称为粘流温度（T f）。
T g.、T f是聚合物的重要物理指标，它们都可由温度—形变曲线定出。
聚合物温度形变曲线的测定PPT资料(正式版)
产生不可逆的永久形变，在温度－形变 2．测定聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的玻璃化温度Tg；
分子链能够在外力作用下发生滑移，聚 ，聚合物的这种力学性质变化不大，因而在温度—形变曲线上玻璃区是接近横坐标的斜率很小的一段直线(见图1)
1．RJY-1型热机械分析仪，上海天平仪器厂生产，或者自制全自动温度—形变仪。 聚合物温度形变曲线的测定
合物进入粘流态，成为可以流动的粘液， 温度足够低时，高分子链和链段的运动被“冻结”，外力的作用只能引起高分子键长和键角的变化，因此聚合物的弹性模量大，形变
降下炉子，细心清理样品台和压杆触头，彻底清除上次测量留下的残渣。 本实验使用RJY-1型热机械分析仪进行测量。 下记录仪和记录笔。
• 温度进一步升高至粘流温度T ，整个高 f 温度足够低时，高分子链和链段的运动被“冻结”，外力的作用只能引起高分子键长和键角的变化，因此聚合物的弹性模量大，形变
－应力的关系服从虎克定律，其机械性能与玻璃相似，表现出硬而脆的物理机械性质，这时聚合物处于玻璃态，在玻璃态温度区间内
• 高分子运动单元具有多重性，它们的运 动又具有温度依赖性，所以在不同的温 度下，外力恒定时，聚合物链段可以呈 现完全不同的力学特征。
• 对于线型非晶聚合物有三种不同的力学 状态：玻璃态，高弹态，粘流态。
• 温度足够低时，高分子链和链段的运动 被“冻结”，外力的作用只能引起高分 子键长和键角的变化，因此聚合物的弹 性模量大，形变－应力的关系服从虎克 定律，其机械性能与玻璃相似，表现出 硬而脆的物理机械性质，这时聚合物处 于玻璃态，在玻璃态温度区间内，聚合 物的这种力学性质变化不大，因而在温 度—形变曲线上玻璃区是接近横坐标的 斜率很小的一段直线(见图1)
聚合物温度形变曲线的测定PPT资料(正式版)
，聚合物的这种力学性质变化不大，因而在温度—形变曲线上玻璃区是接近横坐标的斜率很小的一段直线(见图1) 放下记录笔开始自动记录温度和形变，直至温度升到200°C(测量其它试样时应另行确定)，切断升温装置电源，抬起记录笔，打开炉 子，启动微型风扇降温。
• 1．从温度形变曲线上求得聚甲基丙烯酸 甲酯Tg、Tf
• 2．计算平均升温速度 • 3．根据压杆和砝码的重量以及压杆触头
的截面积计算压杆所受的压缩应力(MPa)
七． 注意事项
• 1．接通电源后，按SELE键3秒钟后出现 roff，然后键入^键3秒钟出现RUN，然后 再按一下SELE键，炉子开始升温。
• 6. 待炉子冷却后，清理样品台和压杆触 头，改变测量条件，重复上述步骤2－7， 进行二次测量。
• 7. 切断全部电源，折下压杆和砝码，清 除试样残渣，用台秤称量压杆和砝码的 质量，用游标卡尺测量压杆触头的直径， 然后把仪器复原。
• 8. 测量双笔记录仪两记录笔的间距，记 下记录仪的走纸速度。
六. 数据处理
前者是塑料的使用温度上限，橡胶类材料的使用温度下限，后者是成型加工温度的下限。 1 线型非晶聚合物的三种力学状态是什么？
进入高弹态，温度－形变曲线急剧向上 前者是塑料的使用温度上限，橡胶类材料的使用温度下限，后者是成型加工温度的下限。
温度足够低时，高分子链和链段的运动被“冻结”，外力的作用只能引起高分子键长和键角的变化，因此聚合物的弹性模量大，形变
聚合物温度形变曲 线的测定
一. 实验目的：
• 1．掌握测定聚合物温度－形变曲线的方 法。
• 2．测定聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的 玻璃化温度Tg；粘流温度Tf，加深对线型 非晶聚合物的三种力学状态理论的认识。
高聚物温度形变曲线
高聚物温度—形变曲线的测定在一定的力学负荷下，高分子材料的形变量与温度的关系称为高聚物的温度-形变曲线（或称热机械曲线）。
测定高聚物温度一形变曲线，是研究高分子材料力学状态的重要手段。
1.热机械分析（TMA）在程序控制温度下测量物质在非振动负荷下的形变与温度关系的一种技术。
实验室对具有一定形状的试样施加外力（方式有压缩、扭转、弯曲和拉伸等），根据所测试样的温度-形变曲线就可以得到试样在不同温度（时刻）时的力学性质。
2.温度-形变曲线1.温度-形变曲线的意义①了解高聚物的分子运动与力学性质间的关系；②分析高聚物的结构形态（如结晶、交联、增塑、分子量等）；③反应在加热过程中发生的化学变化（如交联、分解等）；④求其特征温度（如玻璃化温度、黏流温度、熔点和分解温度等）；⑤评价材料耐热性、使用温度范围及加工温度等。
2.影响温度-形变曲线的因素1.自身性质组成、化学结构、分子量、结晶度、交联度等因素。
2.实验条件①升温速率：由运动的松弛性质决定，升温速度快，测得的Tg、Tf都较高；②载荷大小：增加载荷有利于运动过程的进行，因此Tg、Tf均会下降，且高弹态会不明显；③试样尺寸。
3.线形非晶高聚物(线性非晶聚合物,线性就是非交联的聚合物,比如PE、PP、PVc(聚氯乙烯)等能用热塑加工的聚合物.非晶就是聚合物不结晶,典型的就是PVC是线性非晶聚合物,还有非硫化橡胶等)图1是线形非晶高聚物的温度-形变曲线，具有“三态”——玻璃态、高弹态和黏流态，以及“两区”——玻璃化转变区和黏流转变区，虚线表示分子量更大时的情形。
由于链段的长度主要取决于链的柔性，与分子量关系不大，因此当分子量达到一定值以后玻璃化温度与分子量的关系不大。
而分子链整链的相对滑移要克服整链上的分子间作用力，因此分子量越大其黏流温度也越高。
交联聚合物，又称交联高分子。
是三维网状结构的聚合物。
不溶解，不熔融。
由于相互交联而不可能发生粘流性流动。
当交联度较低时，链段的运动仍可进行，因此仍可表现出高弹性；而当交联度很高，交联点间的链长小到与链段长度相当时，链段的运动也被束缚，此时在整个温度范围内只表现出玻璃态。
实验十 聚合物温度-形变曲线的测定
增塑剂的加入同时降低聚合物的玻璃化温度和粘流温度。
3
三、仪器与试样
1、主要仪器 XWR－500 热机械分析仪
2、主要试样 聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯薄片试样
四、实验步骤
详见《XWR－500 热机械分析仪操作规程》
五、数据处理
1、求试样的 Tg、Tf 和 Tm（℃）
ห้องสมุดไป่ตู้
按 GB 11998－89 规定，在仪器输出打印的形变－温度曲线上相应转
折区两侧的直线部分外推得到一个交点作为转变点，也可由仪器软件自
动分析出结果。
2、实验结果列表如下：
压缩应力 样品名称 （MPa 或 kgf/cm2）
升温速率 （℃/min）
Tg
实验十 聚合物温度-形变曲线的测定
一、实验目的
1、掌握测定聚合物温度－形变（热－机械）曲线的方法； 2、了解线型非晶态聚合物的三种力学状态； 3、测定给定聚合物的玻璃化温度 Tg 和粘流温度 Tf（或熔点 Tm）。
二、基本原理
高分子热运动的特点是运动单元的多重性、时间依赖性、温度依赖 性以及“时温”等效。聚合物的温度－形变曲线（亦即热－机械分析曲 线 Thermomechanic Analysis，简称 TMA）是研究聚合物力学性质对温度 依赖关系的重要方法之一。聚合物的许多结构因素如化学结构、分子量、 结晶性、交联、增塑、老化等都会在 TMA 曲线上有所反映。在这种曲线 的转变区域可以求出非晶态聚合物的玻璃化温度 Tg 和粘流温度 Tf，以及 结晶聚合物的熔融温度 Tm，这些参数反映了高分子材料的热机械特性， 对确定使用温度范围和加工条件有重要意义。
高分子物理实验聚合物温度-形变曲线的测定.ppt
对于线型非晶聚合物有三种不同的力 学状态：玻璃态，高弹态，粘流态。
温度足够低时，高分子链和链段的运动 被“冻结”，外力的作用只能引起高分 子键长和键角的变化，聚合物表现出硬 而脆的物理机械性质－玻璃态；
随着温度上升，分子热运动能量逐渐增 加，到达玻璃化转变温度Tg后，分子运 动能量已经能够克服链段运动所需克服 的位垒，链段首先开始运动，表现为柔 软而富于弹性的高弹体，聚合物进入－ 高弹态；
温度进一步升高至粘流温度Tf，整个高 分子链能够在外力作用下发生滑移，聚 合物进入粘流态，成为可以流动的粘液， 聚合物进入－粘流态。
交联聚Байду номын сангаас物由于交联后，链段的运动 能力下降，在受到外力作用后分子链 之间的相对滑移也不能发生，故此不 存在粘流转变和粘流态。
三、仪器和试样
1．GTS-Ⅲ热机分析仪 XWJ-500B热机分析仪。
2．聚甲基丙烯酸甲酯试样和不同交联 程度的聚苯乙烯试样。
四、 实验步骤
XWJ-500B热机分析仪 1 ． 从主机架上放下吊筒，将压缩试 验支架放入吊筒内，并依次放入试片、 压头。将压杆和测温探头对正插入试 验支架，摇动升降手柄将吊筒放入加 热炉中。
4 ．位移传感器调零：用螺旋测微仪调整试 验支架上的位移传感器压头位置，使其位移 在零点附近。（在压缩试验中建议将位移传 感器的位移调至负值）。
5 ．完成上述设定工作后，单击“开始试验” 按钮，仪器即开始工作。此时计算机显示两 个界面：其一是温度—形变曲线的实时界面， 其二是时间—温度曲线实时界面。
二、实验原理
聚合物温度形变曲线
聚合物温度形变曲线
聚合物温度形变曲线是指将聚合物样品放置在恒定的机械载荷下，随着温度的升高而测得的形变曲线。
一般来说，聚合物的形变曲线可以分为三个阶段。
第一阶段称为玻璃化转变区，此时聚合物已经过玻璃化转变，随着温度的升高，聚合物的模量逐渐下降。
第二阶段称为弹性区，此时聚合物处于弹性状态，当受到外界的拉伸或压缩时，聚合物能够发生弹性变形。
第三阶段称为塑性区，此时聚合物已经过弹性极限，受到外界加大的载荷后，聚合物将发生塑性变形。
总的来说，聚合物温度形变曲线是聚合物性能研究中非常重要的一种实验方法，能够为聚合物的应用提供重要的参考依据。
高聚物温度-形变曲线的测定全解
指导老师： 王新
高聚物的玻璃态和高弹态互相转变的温度叫做玻 璃化转变温度Tg。即链段开始运动的温度。 高聚物的高弹态和粘流态互相转变的温度叫做粘 流温度Tf。即分子链开始运动的温度。 在玻璃化温度附近的温度范围内，高聚物的许多 性能，如比热、比体积、热膨胀系数、力学形变 等都会随温度的变化发生突变。因此，测定转变 温度，研究高聚物力学三态的特点及转变规律， 具有重大的理论和实际意义。
玻璃态与高弹态之间的转变温度就是玻璃化温度 Tg，高弹态与粘流态之间的转变温度就是粘流温 度Tf。前者是塑料的使用温度上限，橡胶类材料 的使用温度下限，后者是成型加工温度的下限。
晶区，晶格的束缚，链段和整个分子 链不能运动，形变小， 升温结晶熔融，晶格破坏，直接而进 入粘流区，，整个分子链运动，，形 变急剧增大，
ห้องสมุดไป่ตู้、实验目的
1、掌握测定聚合物温度－形变曲线的方法
2、了解DT-Ⅱ型低温差热-热机械测定仪的工作原理 及结构
3、测量聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯的转变温度。
二、实验原理
聚合物试样上施加恒定荷载，在一定范围内改变 温度，试样形变随温度的变化以形变或相对形变 对温度作图，所得的曲线，通常称为温度—形变 曲线，又称为热机械曲线。
三、实验仪器
测试座 升温控制—程序
记录温度—形变
四、实验程序
接通电源，预热 制样-平整 放入PMMA或PE样品 将石英压杆， 砝码压杆下落，接触好直接压再样 品上 设定升温降温程序 形变曲线完成，将石英压杆， 砝码压杆升起， 取 出样品 关闭各电源开关
五、数据处理与结果讨论
1、温度—形变曲线
该曲线是样品 在恒定负荷和 等速升温条件 下，对不同温 度下的型变量 进行测定而绘 制的。
聚合物温度形变曲线的测定实验报告
聚合物温度形变曲线的测定实验报告嘿，朋友们！今天我要和你们唠唠我做的这个聚合物温度形变曲线的测定实验，那可真是一场超级有趣又有点“小折腾”的科学之旅呢。
想象一下，聚合物就像一群性格各异的小怪兽。
我们要做的就是把它们放在不同的温度环境下，看看它们是怎么变形的，这就像是在给小怪兽们做一场温度挑战。
实验开始前，那些实验仪器摆在那儿，就像是等待检阅的士兵，整整齐齐的。
而我呢，就像个即将指挥一场大作战的将军，心里还挺紧张的。
当我们开始慢慢改变温度的时候，聚合物的反应可真是千奇百怪。
有的就像个倔强的小孩，温度变了半天它还纹丝不动，我都想冲它喊：“小宝贝，你咋就这么淡定呢？”而有的呢，温度稍微一变，就像个被点燃的小火箭，蹭蹭地就开始变形了，那速度快得就像闪电侠在冲刺。
在记录数据的时候，我感觉自己就像个超级侦探，一点点蛛丝马迹都不能放过。
那些数据就像是小怪兽们留下的脚印，我得小心翼翼地把它们收集起来，生怕搞错了哪个。
这个实验曲线画出来的时候，那形状可太有意思了。
有的部分像连绵起伏的山脉，高低错落；有的部分又像平静的湖面，平平直直的。
我看着那曲线，就像在看一幅抽象画，只不过这画是用聚合物的“行为艺术”画出来的。
有时候仪器也会闹点小脾气，就像个调皮的小精灵，数据突然就不准了。
这时候我就得像个修理大师傅一样，东敲敲西看看，试图把它哄好。
不过呢，在这个过程中，我也有很多乌龙时刻。
比如看错了刻度，就像个迷糊的小糊涂神，还好及时发现，不然这实验可就成“乱炖”了。
经过这么一番折腾，我终于完成了这个实验。
这就像是完成了一场和聚合物小怪兽们的大战，虽然有点累，但也特别有成就感。
这个聚合物温度形变曲线就像是一把神秘的钥匙，让我对聚合物的世界又多了一份了解，感觉自己像个刚刚发现新大陆的探险家一样。
这实验啊，真是又好玩又充满惊喜的一段奇妙经历呢！。
无定形聚合物的形变温度曲线
无定形聚合物的形变温度曲线（实用版）目录一、无定形聚合物的形变温度曲线1.概述无定形聚合物的特点2.形变温度曲线的概念及分类3.无定形聚合物在温度变化下的形变特点4.影响无定形聚合物形变温度曲线的因素5.无定形聚合物在工业中的应用正文一、无定形聚合物的形变温度曲线无定形聚合物是一类具有较高分子量和较低结晶度的聚合物材料，如聚乙烯、聚丙烯等。
这类聚合物在常温下通常处于玻璃态，具有较高的模量和较低的形变温度。
在温度升高时，无定形聚合物会发生玻璃化转变，从而进入高弹态。
本文将从无定形聚合物的形变温度曲线入手，探讨这类聚合物在温度变化下的形变特点及其影响因素。
二、形变温度曲线的概念及分类形变温度曲线是指聚合物材料在加热过程中，其形变量与温度之间的关系曲线。
根据聚合物的形变特点，形变温度曲线可分为以下两类：1.玻璃态：在常温下，无定形聚合物处于玻璃态，形变量较小。
随着温度的升高，聚合物材料会发生玻璃化转变，形变量逐渐增大。
2.高弹态：当温度升高到一定程度，无定形聚合物进入高弹态，形变量显著增大。
在高弹态下，聚合物材料的形变具有热效应，且形变量与温度成正比。
三、无定形聚合物在温度变化下的形变特点1.在玻璃态下，无定形聚合物的形变量较小，模量较高，材料表现为硬而脆。
2.在玻璃化转变温度附近，聚合物的形变量迅速增大，模量下降。
这一现象称为玻璃化转变，是无定形聚合物在加热过程中发生的重要物理现象。
3.在高弹态下，无定形聚合物的形变量继续增大，模量进一步下降。
此时，材料具有较好的柔韧性和弹性。
四、影响无定形聚合物形变温度曲线的因素影响无定形聚合物形变温度曲线的主要因素包括聚合物分子结构、分子量、加工方式等。
例如，分子链的分支、交联等结构特征会影响聚合物的玻璃化转变温度；分子量越大，玻璃化转变温度越高；加工方式不同，如挤出、注塑等，也会导致聚合物的形变温度曲线发生变化。
五、无定形聚合物在工业中的应用由于无定形聚合物具有较低的玻璃化转变温度和较高的模量，使其在室温下具有良好的力学性能和化学稳定性。
高聚物温度-形变实验
高聚物温度—形变曲线的测定2010年03月07日09:20 admins 学习时间：20分钟评论0条在一定的力学负荷下，高分子材料的形变量与温度的关系称为高聚物的温度-形变曲线（或称热机械曲线）。
测定高聚物温度一形变曲线，是研究高分子材料力学状态的重要手段。
高分子材料由于其结构单元的多重性而导致了运动单元的多重性，在不同的温度(时间)下可表现出不同的力学行为，因此通过温度—形变测量可以了解高聚物的分子运动与力学性质间的关系，可求得不同分子运动能力区间的特征温度如玻璃化温度、粘流温度、熔点和分解温度等。
在实际应用方面，温度—形变曲线可以用来评价高分子材料的耐热性、使用温度X围及加工温度等。
一、实验目的和要求1.掌握测定高聚物温度-形变曲线的方法。
2.验证线型非晶高聚物的三个力学状态。
3.测定有机玻璃的玻璃化转变温度Tg和黏流转变温度Tf 。
二、实验内容和原理1.热机械分析（TMA）在程序控制温度下测量物质在非振动负荷下的形变与温度关系的一种技术。
实验室对具有一定形状的试样施加外力（方式有压缩、扭转、弯曲和拉伸等），根据所测试样的温度-形变曲线就可以得到试样在不同温度（时刻）时的力学性质。
2.温度-形变曲线1.温度-形变曲线的意义①了解高聚物的分子运动与力学性质间的关系；②分析高聚物的结构形态（如结晶、交联、增塑、分子量等）；③反应在加热过程中发生的化学变化（如交联、分解等）；④求其特征温度（如玻璃化温度、黏流温度、熔点和分解温度等）；⑤评价材料耐热性、使用温度X围及加工温度等。
2.影响温度-形变曲线的因素1.自身性质组成、化学结构、分子量、结晶度、交联度等因素。
2.实验条件①升温速率：由运动的松弛性质决定，升温速度快，测得的Tg、Tf都较高；②载荷大小：增加载荷有利于运动过程的进行，因此Tg、Tf均会下降，且高弹态会不明显；③试样尺寸。
3.线形非晶高聚物图1是线形非晶高聚物的温度-形变曲线，具有“三态”——玻璃态、高弹态和黏流态，以及“两区”——玻璃化转变区和黏流转变区，虚线表示分子量更大时的情形。
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实验 4聚合物温度—形变曲线的测定
一 . 实验目的:
1.掌握测定聚合物温度-形变曲线的方法。
2.测定聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA 的玻璃化温度 T g ;粘流温度 T f ,加深对线型非晶聚合物的三种力学状态理论的认识。
3.掌握等速升温控制和用于形变测量的差动变压器。
二 . 实验原理
聚合物试样上施加恒定荷载,在一定范围内改变温度,试样形变随温度的变化以形变或相对形变对温度作图, 所得的曲线, 通常称为温度—形变曲线, 又称为热机械曲线。
材料的力学性质是由其内部结构通过分子运动所决定的, 测定温度-形变曲线,是研究聚合物力学性质的一种重要的方法。
聚合物的许多结构因素 (包括化学结构、分子量、结晶、交联、增塑和老化等的改变,都会在其温度—形变曲线上有明显的反映, 因而测定温度-形变曲线, 也可以提供许多关于试样内部结构的信息, 了
解聚合物分子运动与力学性能的关系, 并可分析聚合物的结构形态, 如结晶、交联、增塑、分子量等等,可以得到聚合物的特性转变温度,如:玻璃化温度 T g ,粘流温度 T f ,和熔点等,对于评价被测试样的使用性能、确定适用温度范围和选样加工条件很有实用意义。
测量所需仪器简单, 易于自制, 测量手续简便费时不多,是本方法的突出的优点。
高分子运动单元具有多重性, 它们的运动又具有温度依赖性, 所以在不同的温度下,外力恒定时,聚合物链段可以呈现完全不同的力学特征。
对于线型非晶聚合物有三种不同的力学状态:玻璃态,高弹态,粘流态。
温度足
够低时,高分子链和链段的运动被“冻结” ,外力的作用只能引起高分子键长和键角的变化,因此聚合物的弹性模量大,形变-应力的关系服从虎克定律,
其机械性能与玻璃相似, 表现出硬而脆的物理机械性质, 这时聚合物处于玻璃态, 在玻璃态温度区间内, 聚合物的这种力学性质变化不大, 因而在温度—形变曲线上
玻璃区是接近横坐标的斜率很小的一段直线 (见图 1 ;随着温度的上升,分子热运动
能量逐渐增加,到达玻璃化转变温度 Tg 后,分子运动能量已经能够克服链段运动所
需克服的位垒, 链段首先开始运动, 这时聚合物的弹性模量骤降, 形变量大增, 表现
为柔软而富于弹性的高弹体, 聚合物进入高弹态, 温度-形变曲线急剧向上弯曲,随后基本维持在一“平台”上。
温度进一步升高至粘流温度 T f ,整个高分子链能够在外力作用下发生滑移,聚合物进入粘流态,成为可以流动的粘液,产生不可逆的永久形变,
在温度-形变曲线上表现为形变急剧增加, 曲线向上弯曲。
图 1 非晶线型高聚物的温度-形变曲线
玻璃态与高弹态之间的转变温度就是玻璃化温度 T g , 高弹态与粘流态之间的转变温度就是粘流温度 T f 。
前者是塑料的使用温度上限,橡胶类材料的使用温度
下限,后者是成型加工温度的下限。
图 2 不同类型高聚物的温度-形变曲线
并不是所有非晶高聚物都一定具有三种力学状态,如聚丙烯腈的分解温度低于粘流温度而不存在粘流态。
此外结晶、交联、添加增塑剂都会使得 Tg 、 Tf 发生
相应的变化。
非晶高聚物的分子量增加会导致分子链相互滑移困难, 松弛时间增长,高弹态平台变宽和粘流温度增高。
图 2是不同材料的典型的温度—形变曲线。
结晶聚合物的晶区,高分子受晶格的束缚, 链段和分子链都不能运动, 当结晶度足够高时试样的弹性模量很大, 在一定外力作用下, 形变量小, 其温度—形变曲线在结晶熔融之前是斜率很小的一段直线,
温度升高到结晶熔融时,晶格瓦解,分子链和链段都突然活动起来, 聚合物直接进入粘流态,形变急剧增大,曲线突然转折向上弯曲,过程如图 2中曲线所示。
交联高聚物的分子链由于交联不能够相互滑移,不存在粘流态。
轻度交联的聚合物由于网络间的链段仍可以运动, 因此存在高弹态、玻璃态。
高度交联的热固性塑料则只存在玻璃态一种力学状态。
增塑剂的加入, 使高聚物分子间的作用力减小,分子间运动空间增大,从而使得样品的 Tg 和 Tf 都下降。
由于力学状态的改变是一个松弛过程,因此 Tg 、 Tf 往往随测定的方法和条件而改变。
例如测定同一种试样的温度—形变曲线时, 所用荷重的大小和升温速度快侵不同,测得的 Tg 和 Tf 不一样。
随着荷重增加, Tg 和 Tf 将降低;随着升温速率增大, Tg 和 Tf 都向高温方向移动。
为了比较多次测量所得的结果,必须采用相同的测试条件。
本实验使用 RJY-1型热机械分析仪进行测量。
仪器包括炉体, 温度控制和测
量系统, 以及形变测量系统三个组成部分。
温度控制采用可变电压式等速升温装置,它由两个自耦式调压变压器 (简称调压器和一个微型同步电机经过简单的装配即成,其原理如图 3所示。
图 3 可变电压式等速升温装置原理
调压器 I 输入端接 220V 交流电源, 其输出端与凋压器 K 的输入端接通, 调压器 H 的输出端接炉体的加热丝,因调压器 x 由同步电机带动,使加在炉丝上的电压逐渐升高, 用以补偿炉温升高后逐渐增加的散热量, 从而维持恒定的升温速度。
使用时根据需要的升温速度和散热状况, 选样两个调压器的适当的起始电压值, 可以得到相当满意的升温线性。
温度测量内安装在炉内试样附近的镍铬—镍硅 (Ru— 2 热电偶为感温元件,输出的温差电动势信号直接送记录仪温度笔记录。
形变测量系统采用差动变压器作为位移传感器, 将试样发生形变引起的顶杆位移信号转变成电信号, 经相敏整流变成直流电压信号后, 直接送记录仪形变笔记录。
三 . 仪器和试剂
1. RJY-1型热机械分析仪,上海天平仪器厂生产,或者自制全自动温度—形变仪。
2.聚甲基丙烯酸甲酯试样。
四 . 准备工作
1. 正确连接好全部测量线路,经检查后,接通形变仪和记录仪电源器,预热至仪器稳定。
2. 降下炉子,细心清理样品台和压杆触头,彻底清除上次测量留下的残渣。
放
下记录仪和记录笔。
五 . 实验步骤
1. 截取厚度约 1mm 的聚甲基丙烯酸甲酯薄片一小块为试样,试样两端面要平行, 用游标卡尺测量试样高度。
将试样安放在炉内样品台上, 让压杆触头压在试样的中央,旋动差动变压器支架的螺丝,调节记录仪形变测量笔的零点。
2. 取出试样,观察记录仪形变记录笔的平衡点移动,这时平衡点应接近满刻度为宜。
移动量不足或过大时,须重新调整形变仪灵敏度。
3. 重新放好试样,关闭炉子,将记录形变笔调至零点右侧附近。
4. 根据升温速度 3-5°C 的要求,适当选择等速升温装置两个调压器的电压,然后接通电源开始升温。
5. 放下记录笔开始自动记录温度和形变,直至温度升到 200°C(测量其它试样时应另行确定 ,切断升温装置电源,抬起记录笔,打开炉子,启动微型风扇降温。
6. 待炉子冷却后, 清理样品台和压杆触头, 改变测量条件, 重复上述步骤 2-7, 进行二次测量。
7. 切断全部电源,折下压杆和砝码,清除试样残渣,用台秤称量压杆和砝码的质量,用游标卡尺测量压杆触头的直径,然后把仪器复原。
8. 测量双笔记录仪两记录笔的间距,记下记录仪的走纸速度。
六 . 数据处理
1.从温度形变曲线上求得聚甲基丙烯酸甲酯 Tg 、 Tf
2.计算平均升温速度
3. 根据压杆和砝码的重量以及压杆触头的截面积计算压杆所受的压缩应力(MPa 七. 注意事项
1.接通电源后,按 SELE 键 3秒钟后出现 roff ,然后键入 ^键 3秒钟出现 RUN , 然后再按一下 SELE 键,炉子开始升温。
2.如果没有走纸记录仪,可于炉子开始升温后于 40°C开始每隔 2°C记录数据,
直至 200°C为止。
三. 回答问题及讨论 1 线型非晶聚合物的三种力学状态是什么? 2 Tg,Tf 随测定的方法和条件改变的一般规律是什么? 6。