聚合物密度和结晶度的测定
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。
实验 密度梯度管法测定聚合物的密度和结晶度
实验 密度梯度管法测定聚合物的密度和结晶度密度梯度法是测定聚合物密度的方法之一。
聚合物的密度是聚合物的重要参数。
聚合物结晶过程中密度变化的测定，可研究结晶度和结晶速率；拉伸、退火可以改变取向度和结晶度，也可通过密度来进行研究；对许多结晶性聚合物其结晶度的大小对聚合物的性能、加工条件选择及应用都有很大影响。
聚合物的结晶度的测定方法虽有X 射线衍射法、红外吸收光谱法、核磁共振法、差热分析、反相色谱等等，但都要使用复杂的仪器设备。
而用密度梯度管法从测得的密度换算到结晶度，既简单易行又较为准确。
而且它能同时测定一定范围内多个不同密度的样品，尤其对很小的样品或是密度改变极小的一组样品，需要高灵敏的测定方法来观察其密度改变，此法既方便又灵敏。
一、实验目的：1．掌握用密度梯度法测定聚合物密度、结晶度的基本原理和方法。
2．利用文献上某些结晶性聚合物PE 和PP 晶区和非晶区的密度数据，计算结晶度。
二、基本原理：由于高分子结构的不均一性，大分子内摩擦的阻碍等原因，聚合物的结晶总是不完善的，而是晶相与非晶相共存的两相结构，结晶度f w 即表征聚合物样品中晶区部分重量占全部重量的百分数：在结晶聚合物中（如PP 、PE 等），晶相结构排列规则，堆砌紧密，因而密度大；而非晶结构排列无序，堆砌松散，密度小。
所以，晶区与非晶区以不同比例两相共存的聚合物，结晶度的差别反映了密度的差别。
测定聚合物样品的密度，便可求出聚合物的结晶度。
密度梯度法测定结晶度的原理就是在此基础上，利用聚合物比容的线性加和关 系，即聚合物的比容是晶区部分比容与无定形部分比容之和。
聚合物的比容V 和结晶度w f 有如下关系：()1c w a w V V f V f =+- --------------------------------- （2） 式中c V 为样品中结晶区比容，可以从X 光衍射分析所得的晶胞参数计算求得；a V 为样品中无定形区的比容，可以用膨胀计测定不同温度时该聚合物熔体的比容，然后外推得到该温度时非晶区的比容a V 的数值。
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
聚合物结晶度的测定
要求每个学生都要写出完整的该项目的实验报告，实验报告应包括实验原理、实验目的、实验所需主要设备仪器、实验过程、实验结果和结果分析、讨论。
其他特殊要求：
无
聚-4
项目名称
聚合物结晶度的测定
面向专业
高分子材料与工程，包装工程
课程名称
高分子物理
教材、实习指导名称
高分子物理实验
所属院系
材料科学与工程学院
所属实验室
高分子材料与工程实验室
实验类别
专业基础课
实验类型
验证
实验要求
必做
难易程度
中等
计划学时
6
学分
0.3
实验套数
4
每组人数
同学们在做该实验以前要掌握有关高分子聚集态结构方面的基本知识。了解结晶性高聚物的性能。知道高聚物结晶时并不是整个物体显现结晶性，而总是同时存在一些分子链排列杂乱的非晶区。要了解如何求结晶性高聚物的有序排列的部分，即结晶度的测定方法。
对操作技能与仪器设备的要求：
培养学生独立进行有关性能测定的操作方法，主要掌握液体天平的使用方法。
2
最多容纳人数
8
实验项目简介：
聚合物的结晶是分子由非晶聚集状态形成具有三维长程有序的晶体结构。结晶度是结晶性物体中结晶区多少的量度，它是决定结晶聚合物性能的基本结构参数之一。本实验项目就是测定聚乙烯的结晶度。
实验目的：
了解结晶度和其它物性之间的关系。掌握比容-悬浮法操作技术。
对实验原理与方法的要求：
密度法测相对结晶度
实验2密度法测定聚合物结晶度一．实验目的1．学习密度法测定聚合物结晶度的原理和方法。
2．区别和理解用体积百分数和重量百分数表示的结晶度。
2．掌握比重瓶的正确使用方法。
二．实验原理在聚合物的聚集态结构中，分子链排列的有序状态不同，其密度就不同。
有序程度愈高，分子堆积愈紧密，聚合物密度就愈大，或者说比容愈小。
聚合物在结晶时，分子链在晶体中作有序密堆积，使晶区的密度c ρ高于非晶区的密度a ρ。
如果采用两相结构模型，即假定结晶聚合物由晶区和非晶区两部分组成，且聚合物晶区密度与非晶区密度具有线性加和性，则：a V c c V c f f ρρρ)1(−+= （23－1）进而可得：a c aV c f ρρρρ−−=（23－2）若假定晶区和非晶区的比容具有加和性，则：a W c c W c f f υυυ)1(−+= （23－3）得：ca aca a W c f ρρρρυυυυ1111−−=−−=（23－4）式中：ρ，c ρ，a ρ分别为聚合物、晶区和非晶区的密度；υ，c υ，a υ分别为聚合物、晶区和非晶区的比容；V c f ：用体积百分数表示的结晶度； W c f ：用重量百分数表示的结晶度。
由式（23-3）和式（23-4）可知，若已知聚合物试样完全结晶体的密度c ρ和聚合物试样完全非结晶体的密度a ρ，只要测定聚合物试样的密度ρ，即可求得其结晶度。
本实验采用悬浮法，测定聚合物试样的密度，即在恒温条件下，在加有聚合物试样的试管中，调节能完全互溶的两种液体的比例，待聚合物试样不沉也不浮，而是悬浮在混合液体中部时，根据阿基米德定律可知，此时混合液体的密度与聚合物试样的密度相等，用比重瓶测定该混合液体的密度，即可得聚合物试样的密度。
三．仪器和试剂1．25 ml 比重瓶一只；50ml 试管一支；玻璃搅拌棒一根； 滴管2支；卷筒纸和电子天平。
2．聚乙烯试样A （粒状）；聚乙烯试样B （片装）；蒸馏水；95％乙醇（CP ）。
密度法测定聚合物结晶度
密度法测定聚合物结晶度在我们的日常生活中，聚合物无处不在。
想象一下，你身边的塑料瓶、购物袋、甚至是那些神奇的保鲜膜，它们都是聚合物的杰作。
哇，这些看似简单的物品其实蕴藏着复杂的科学原理。
今天，我们来聊聊一个有趣的主题，密度法测定聚合物的结晶度。
听上去有点高深，但别担心，咱们慢慢来，把它说得简单易懂，保证你听了之后不至于头晕脑胀。
结晶度这个词可能让你想起那些古老的宝石，闪闪发光。
不过在聚合物的世界里，结晶度其实是个很关键的概念。
简单来说，就是指聚合物分子链的有序程度。
结晶度越高，聚合物就越结实，物理性能也就越好。
就像你喝的可乐，瓶子硬邦邦的，说明它的聚合物结晶度高，反之则可能不那么耐用。
那我们怎么来测定这种结晶度呢？密度法就是一个不错的选择。
说到密度法，你可能会想，“这不是测水的嘛？”其实不然。
密度是物质的质量与体积之比，简单说，就是单位体积里装了多少东西。
就像你盛饭的时候，米饭和水的比例决定了碗里的重量。
聚合物的密度变化跟结晶度息息相关。
高结晶度的聚合物，密度通常会比较高，因为分子链紧紧地挤在一起，空间利用得很巧妙。
具体操作是怎样的呢？其实挺简单的。
你得准备好样品，把它称重，看看它的“身价”有多高。
然后，把它放入特定的液体中，比如说水或者某些有机溶剂。
这里有个小窍门，选对液体非常关键。
要确保这个液体的密度和你聚合物的密度差不多，这样才能精准地“探测”出聚合物的结晶度。
样品在液体中的浮沉情况就会告诉你结晶度的高低。
浮得越好，说明结晶度越低；沉得越快，则结晶度越高。
在这个过程中，你会发现，聚合物的神秘面纱一点点被揭开。
每一次实验都像是在解谜，每一个数据都在告诉你它的秘密。
你会感叹，科学原来如此有趣，聚合物的世界如此精彩。
通过密度法，我们不仅可以了解聚合物的结晶度，还能揭示它在实际应用中的表现。
比如说，塑料袋的强度和韧性可能和它的结晶度有关。
高结晶度的塑料袋，扛得住重物；而低结晶度的袋子，可能经不起一点儿压力就撕裂。
聚合物结晶度的测试方法
聚合物结晶度的测试方法一、X射线衍射法（XRD）这可是个很厉害的方法呢。
就像是给聚合物做个超级细致的X光检查。
当X射线照到聚合物上的时候，如果聚合物有结晶部分，就会产生很有规律的衍射峰。
通过测量这些衍射峰的强度和位置，就能算出结晶度啦。
比如说，结晶部分的衍射峰就像一群训练有素的小士兵，站得整整齐齐的，很有规律。
而非晶部分呢，就比较散漫，没有这种规律的峰。
这方法就像是从一群小伙伴里把那些守纪律的和比较调皮的分开来，从而知道结晶的小伙伴占了多少比例呢。
二、差示扫描量热法（DSC）这个方法也很有趣哦。
它就像是在观察聚合物的“冷热反应”。
在加热或者冷却聚合物的过程中，结晶部分和非晶部分对热量的吸收或者释放是不一样的。
结晶部分就像一个个小冰疙瘩，融化的时候需要吸收一定的热量，而且这个热量是比较固定的。
非晶部分就没这么有规律啦。
通过测量这个热量的变化，就能算出结晶度。
就好像看谁在温度变化的时候更“守规矩”，从而确定结晶度这个“小比例”。
三、密度法。
密度法就比较简单直接啦。
我们都知道结晶部分的密度和非晶部分的密度是不一样的。
就像晶体是一个个紧密排列的小方块，密度比较大，而非晶就像是比较松散的沙子堆。
我们只要测量出聚合物整体的密度，再知道结晶部分和非晶部分各自的密度，就能算出结晶度啦。
这就好比把一堆混合的东西，根据它们的重量和体积的关系，算出其中一种东西占了多少比例。
四、红外光谱法。
红外光谱法也能用来测聚合物的结晶度呢。
聚合物的结晶部分和非晶部分在红外光照射下的吸收情况不一样。
就像是不同的人穿不同颜色的衣服，在特定的灯光下看起来不一样。
通过分析红外光谱图上吸收峰的变化，就能大概知道结晶度的情况啦。
这些方法各有各的妙处，就像不同的小工具，都能帮我们去探索聚合物结晶度这个神秘的小世界呢。
密度法测定聚丙烯结晶度的实验研究
密度法测定聚丙烯结晶度的实验研究王燕来(北京燕山石油化工(集团)有限公司研究院 102549) 采用密度法测定聚丙烯的结晶度,分析了结晶高聚物的密度与结晶度之间的线性关系,并探讨了测定结果的精密度、不同制样方法的结果,通过与X 光衍射法进行对比,认为密度法简单、快速、可靠。
关键词: 聚丙烯 密度法 结晶度作 者 简 介王燕来 助工,1987年毕业于北京石油化工专科学校,一直从事密度仪、塑料产品物化性能的测试分析和研究工作。
聚丙烯树脂是分子链节排列高度规整的结晶型聚合物,它的结晶度直接影响其机械性能、耐老化性能、理化性能以及加工工艺等。
因此,通过密度法测定了解结晶度,可以大致评估聚丙烯树脂的几种重要性能,为聚丙烯的加工与应用快速地提供可靠的信息。
1 实验部分1.1 实验原理1.1.1 结晶度的测定密度法[1]测定高聚物结晶度的依据是:分子在晶体中作有序密堆砌,结晶区的密度高于非晶区的密度,假设试样的结晶度可按两部分的模型来求得,从密度的线性加和性出发,可得出结晶度与密度的关系如式(1)。
X (%)=Dc (D -Da )D (Dc -Da )×100(1)式中:X 结晶度,%;D 试样的密度,g/cm 3;Dc 完全结晶的试样的密度,g/cm 3;Da 完全无定形的试样的密度,g/cm 3;密度梯度法测定的物质的密度值与测定的温度有着密切的关系,把测定的温度考虑进去,本实验工作采用纳塔所给出的公式,在t ℃时密度与结晶度的关系如式(2)(薄膜测定除外)[2]。
X (%)=0.983+9(t +180)×10-4-1/d4.8(t +180)×10-6(2)式中:X 试样的结晶度,%;t 实验温度,℃;d 试样的密度,g/cm 3;1.1.2 密度的测定采用密度梯度柱法测定无规物与等规物不同配比的聚丙烯的密度。
配制密度梯度柱的方法是将两种密度不同而又能相互混合的液体进行适当的混合,由于扩散作用,混合后的液体从上部到下部的密度逐渐变大,且连续分布,形成梯度,称之为密度梯度柱。
结晶度
结晶度结晶度用来表示聚合物中结晶区域所占的比例，聚合物结晶度变化的范围很宽，一般从30％～80％。
测定方法有：1.密度法：结晶度=（Va-V）/（Va-Vc）*100%Va——完全无定形聚合物的比容；Vc——完全结晶聚合物的比容；V——试样的比容（比容为密度的倒数）；2.热分析法；3.X射线检测、核磁共振等。
一、什么是结晶性塑料？结晶性塑料有明显的熔点，固体时分子呈规则排列。
规则排列区域称为晶区，无序排列区域称为非晶区，晶区所占的百分比称为结晶度，通常结晶度在80%以上的聚合物称为结晶性塑料。
常见的结晶性塑料有：聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚甲醛POM、聚酰胺PA6、聚酰胺PA66、PET、PBT等。
二、结晶对塑料性能的影响 1）力学性能结晶使塑料变脆（耐冲击强度下降），韧性较强，延展性较差。
2）光学性能结晶使塑料不透明，因为晶区与非晶区的界面会发生光散射。
减小球晶尺寸到一定程式度，不仅提高了塑料的强度（减小了晶间缺陷）而且提高了透明度，（当球晶尺寸小于光波长时不会产生散射）。
3）热性能结晶性塑料在温度升高时不出现高弹态，温度升高至熔融温度TM 时，呈现粘流态。
因此结晶性塑料的使用温度从Tg （玻璃化温度）提高到TM（熔融温度）。
4）耐溶剂性，渗透性等得到提高，因为结晶分排列更加紧密。
三、影响结晶的因素有哪些？ 1）高分子链结构，对称性好、无支链或支链很少或侧基体积小的、大分子间作用力大的高分子容易相互靠紧，容易发生结晶。
2）温度，高分子从无序的卷团移动到正在生长的晶体的表面，模温较高时提高了高分子的活动性从而加快了结晶。
3）压力，在冷却过程中如果有外力作用，也能促进聚合物的结晶，故生产中可调高射出压力和保压压力来控制结晶性塑料的结晶度。
4）形核剂，由于低温有利于快速形核，但却减慢了晶粒的成长，因此为了消除这一矛盾，在成型材料中加入形核剂，这样使得塑料能在高模温下快速结晶。
四、结晶性塑料对注塑机和模具有什么要求 1）结晶性塑料熔解时需要较多的能量来摧毁晶格，所以由固体转化为熔融的熔体时需要输入较多的热量，所以注塑机的塑化能力要大，最大注射量也要相应提高。
应用DSC技术测定聚合物的结晶度
梅特勒-托利多热分析用户通讯/第十期/10-20029应用DSC 技术测定聚合物的结晶度导论绝大多数聚合物在其部分的大分子的取向发生变化时，容易形成结晶。
与低分子量的物质不同的是：聚合物的结晶度远远低于100%，并且与其分子结构密切相关。
在聚合物中不仅存在结晶态，同时也还存在着无定形态。
实际上，由于不同的分子流动性形成的无定形态的部分结晶聚合物都有明显的区别。
这些无定形部分存在于结晶区域之间，它同时决定着聚合物的玻璃化转变的深度。
当聚合物达到结晶温度时，结晶的速率和程度是与样品的分子结构密切相关的。
结晶颗粒的大小决定于聚合物链段适合结晶结构的难易度。
一般说来，在较低的温度下，聚合物的链段活动不自如，易形成较小、不稳定的结晶结构。
这种结晶结构具有较低的熔点。
在高温下，聚合物分子的活动性增强，易形成较大和完整的结晶结构，同时结晶结构的熔点较高。
因此在部分结晶聚合物的熔化曲线中也包含了结晶度的信息。
如果我们知道一种100%结晶物的熔融焓（△H f 100%），我们就可以根据熔融峰的面积计算结晶度的大小。
表1总结了几种典型聚合物完全结晶时的熔融热焓。
应用D S C 技术可以十分容易地进行部分结晶聚合物结晶度的测定，下面我们将详细予以介绍。
由D S C 曲线测定结晶度图12显示了几种样品（P E -H D ，L u p o l e n ；PA6，Durethan ；PET ）的熔融D S C 曲线。
由图可知，这三种样品的熔化行为是完全不同的：P A 6的熔化峰始于190°C ，熔程40K ；HD-PE 的熔程较宽，始于60°C 以下，结束于150°C ；而PET 在出现吸热的熔化峰之前，出现一放热峰，该放热峰是由于样品中无定形部分的结晶所致。
结晶度的计算可通过下式进行：α=△H f /△H f100%在计算结晶度时，要注意以下几个问题：表1：不同热塑性塑料的熔融热焓10梅特勒-托利多热分析用户通讯/第十期/10-2002•△H f100%的值必须知晓；•如何确定熔融峰积分的面积区域以确定熔融的热焓△H f ；•△H f 的基线类型的确定；•在测量过程中可能的结构变化。
结晶度测试方法及研究意义
高分子结晶度的分析方法研究进展……专业聂荣健学号：……指导老师：……摘要：综述聚合物结晶度的测定方法，包括：差示扫描量热法；广角X衍射法；密度法；红外光谱法；反气相色谱法等，并对不同方法测定结晶度进行分析比较 , 同时对结晶度现代分析技术的发展作出展望。
关键词：结晶度；测试方法；分析比较引言高分子材料是以聚合物为主体的多组分复杂体系 , 由于具有很好的弹性、塑性及一定的强度，因此有多种加工形式及稳定的使用性能。
由于聚合物自身结构的千变万化 , 带来了性能上的千差万别，正是这一特点 , 使得高分子材料应用十分广泛，已成为当今相当重要的一类新型材料[1]。
结晶度是表征聚合物性质的重要参数，聚合物的一些物理性能和机械性能与其有着密切的关系。
结晶度愈大，尺寸稳定性愈好，其强度、硬度、刚度愈高；同时耐热性和耐化学性也愈好，但与链运动有关的性能如弹性、断裂伸长、抗冲击强度、溶胀度等降低。
因而高分子材料结晶度的准确测定和描述对认识这种材料是很关键的。
所以有必要对各种测试结晶度的方法做一总结和对比[2]。
1.结晶度定义结晶度是高聚物中晶区部分所占的质量分数或体积分数 .()%100*WWcXc =式中 : W ———高聚物样品的总质量 ;W c ———高聚物样品结晶部分的质量结晶度的概念虽然沿用了很久，但是由于高聚物的晶区与非晶区的界限不明确，有时会有很大出入。
下表给出了用不同方法测得的结晶度数据，可以看到，不同方法得到的数据的差别超过测量的误差。
因此，指出某种聚合物的结晶度时，通常必须具体说明测量方法。
表1.1用不同方法测得的结晶度比较密度法 60 20 20 77 55 X 射线衍射法 80 29 2 78 57 红外光谱法 -- 61 59 76 53 水解法 93 -- -- -- -- 甲酰化法 87 -- -- -- -- 氘交换法56--------由表1.1我们可以清楚的看到采用不同方法测试所得结晶度的差异。
密度梯度管法测定聚合物的密度和结晶度-高分子物理-实验6-06
实验六 密度梯度管法测定聚合物的密度和结晶度一、实验目的1．掌握密度梯度管法测定聚合物密度和结晶度的基本原理；2．掌握连续注入法制各密度梯度管的技术及密度梯度的标定；3．用密度梯度管法测定聚合物的密度并计算聚合物的结晶度。
二、实验原理结晶度是表征聚合物性质的一个重要指标，它是反映聚合物内部结构规则程度的物理量，对聚合物的力学性能、热性能、光学性质、溶解性和耐腐蚀性都有着非常显著的影响。
聚合物结晶度的测定方法很多，如X 射线衍射法、红外吸收光谱法、核磁共振法、差热分析和反相色谱等。
与以上各种实验手段相比较，用密度梯度管法测定聚合物密度和结晶度设备简单，操作便利，又有非常好的实验精确度。
不仅如此，密度梯度管法还可以同时对一定范围内不同密度的一组样品进行测定，是确定聚合物密度和结晶度的一种行之有效的实验方法。
需要指出的是，尽管结晶度的概念已沿用了很久，但是由于聚合物的晶区与非晶区的界限不明确，在一个样品中，实际上同时存在着不同程度的有序状态，这样就使得准确确定结晶部分的含量十分困难，又由于各种测定结晶度的方法涉及不同的有序状态，测定结果常常有较大出入，有时数据的差别超过测量误差，因此，在指出某种聚合物的结晶度时，应说明测量的方法，也只有这样才能正确理解和比较结晶度。
对结晶性聚合物而言，当其处于结晶温度时，即处于玻璃化转变温度以上、结晶融化温度以下时，便开始结晶。
由于高分子结构的复杂性，大分子内摩擦阻碍等原因，使得聚合物的结晶与小分子晶体相比较会有更多的缺陷，所以结晶总是不完善的，成为一种晶区和非晶区共存的体系。
结晶度f w 即表征聚合物样品中晶区部分重量占全部重量的百分数：%100f w ×+=晶区重量非晶区重量晶区重量 在实际结晶聚合物中，晶区部分和非晶区部分的界限并不是想象的那么明显，每个高分子可以同时贯穿几个晶区和非晶区，而且晶区和非晶区两相间的交替部分有着半有序的过渡状态。
即使是晶区部分，往往又有很多缺陷，这些缺陷同样表现为无序态的性质，因此实际测定的结晶度并不是想象中的那样具有非常明确的物理意义。
实验1 密度梯度管法测定聚合物的密度和结晶度
实验1 密度梯度管法测定聚合物的密度和结晶度1. 实验目的(1)掌握密度梯度管法测定聚合物密度和结晶度的基本原理。
(2)学会以连续注入法制备密度梯度管的技术及密度梯度的标定方法。
(3)用密度梯度管法测定聚合物的密度，并由密度计算结晶度。
2. 实验原理聚合物密度是聚合物物理性质的一个重要指标，是判定聚合物产物、指导成型加工和探索聚集态结构与性能之间关系的一个重要数据。
尤其是结晶性聚合物，结晶度是聚合物性质中很重要的指标，密度与表征内部结构规则程度的结晶度有密切的关系。
因此，通过聚合物密度和结晶度的测定，研究结构状态进而控制材料的性质。
密度梯度管法是利用悬浮原理测定高聚物密度的常用方法，具有设备简单、操作容易、应用灵活，准确快速、能同时测定在一个相当范围内的不同密度试样的优点。
对于密度相差极小的试样，更是一种有效的高灵敏度的测定方法。
聚合物结晶度的测定方法很多，有X －射线衍射法、红外吸收光谱法、差热分析法、反相色谱法等，但这些方法都需要复杂的仪器设备，而用密度梯度管法从测得的密度换算到结晶度，设备简单且数据可靠，是测定结晶度的常用方法。
密度梯度管是一个有刻度的柱形玻璃管，选用不同密度的可以互相混溶的两种液体，配制成一系列等差密度混合液，按低密度（轻液）居上，高密度（重液）居下的层次，以等体积分次地注入到柱形玻璃管中，由液体分子自行扩散；也可由两种液体经适当地混合和自流，使连续注入管中的液体不断改变密度。
最后形成密度从上至下逐渐增大，并呈现连续的线性分布的液柱，通称为密度梯度管或密度梯度柱。
再将已知准确密度的6～8个玻璃小球（φ≈3mm ）投入管中，标定液柱的密度梯度。
以小球密度对其在液柱中的高度作图，得一曲线（图2－1），其中间一段呈直线，两端略弯曲。
向管中投入被测试样后，试样下沉至与其密度相等的位置就悬浮着，测试试样在管中的高度后，由密度－液柱高度的直线关系图上查出试样的密度。
也可用内插法计算试样的密度。
聚合物结晶度的测定方法
聚合物结晶度的测定方法
其实有好几种方法呢！比如X 射线衍射法。
把聚合物样品放在仪器里，通过分析衍射图谱就能知道结晶度。
这就像侦探在找线索一样，从那些图谱的线条中找出结晶度的秘密。
步骤嘛，先准备好样品，要弄得平整干净哦，不然结果可不准呢。
然后放进仪器，启动程序等着结果出来。
注意哦，操作仪器可不能马虎，得严格按照说明书来，不然出了问题可就麻烦啦。
那安全性咋样呢？只要正确操作，一般没啥问题。
就像开车遵守交通规则就很安全一样。
稳定性也不错，只要仪器状态好，结果还是挺可靠的。
再说说密度法。
通过测量聚合物的密度来推算结晶度。
这就好像通过体重来判断一个人是不是健康。
先测量样品的质量和体积，然后计算密度。
步骤不难，但要精确测量哦。
注意事项呢，测量工具得准确，不然结果偏差可大了。
安全性方面，没啥危险，只要不弄坏测量工具就行。
稳定性也还可以，只要测量条件一致，结果不会差太多。
这些方法都有啥应用场景呢？在材料研发中可重要啦！比如要开发一种高强度的塑料，就得知道它的结晶度。
优势嘛，能让我们更了解材料的性能，就像了解自己的好朋友一样。
可以针对性地改进材料，让它变得更棒。
举个实际案例吧，有个公司研发新型塑料管道，用这些方法测结晶度，找到了最佳的生产工艺，管道的质量大大提高。
哇，这效果多好啊！
我的观点结论就是：聚合物结晶度的测定方法超有用，能让我们更好地了解和改进聚合物材料，大家一定要试试哦！。
结晶度的测试方法对比
2021/5/23
12
测试方法
由红外光谱法测得结晶度,通常表达式如下:
先选取某一吸收带作为结晶部分的贡献,I。、I 分别为在聚合物结晶部分吸收带处入射及透射 光强度; a c 为结晶材料吸收率, p 为样品整 体 密度; l 为样品厚度。
2021/5/23
2021/5/23
7
方法的优缺点
由于某些结晶衍射峰会由于弥散而部分重叠 在一起，结晶峰与非晶峰的边缘也是完全重 合或大部分重合的，结晶衍射峰和无定形弥 散散射峰分离 的困 难,虽然应用电子计算机 分离高聚物衍射图形已经尝试,使精确 度 大 为提 高,但作为常规测试方法,仍有它的局限 性，因此误差较大,结晶度的绝对值并非真 正具有绝对的意义。 衍射法不仅可以测定结晶部分和非结晶部分 的定量比，还可以测定晶体大小、 形状和 晶胞尺寸，是一种被广泛用来研究晶胞结构 和结晶度 的测试方法。
WAXD、DSC、IR和密度法测 定聚合物结晶度的原理与实施
方法简述
油气田材料与应用 古户波
2021/5/23
1
1差示扫描量热法(DSC) 2广角X衍射法( WAXD) 3密度法 4红外光谱法(IR)
2021/5/23
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差示扫描量热法(DSC)
测试原理
差示扫描量热法(DSC)是在程序控制温度下， 测量输给物质和参比物的功率差与温度关系的 一种技术。
式中θ为结晶度(单位用百分表示)， △Hf 是试 样的熔融热， △Hf*为该聚合物结晶度达到 100%时的熔融热.
测试方法
想得到平衡熔融热，采取不同升温速度下分 别测得的试样熔融热△Hf ，然后作图，得一直 线，外推至升温速率等于零时即为平衡熔融热 △Hf 0，, △Hf*则可从文献中查得 。
聚合物密度和结晶度的测定
聚合物密度和结晶度的测定聚合物密度和结晶度的测定一、实验目的1. 掌握密度计测定聚合物密度和结晶度的基本原理。
2. 用密度计测定聚合物的密度，并由密度计算结晶度。
二、实验原理聚合物密度是聚合物物理性质的一个重要指标，是判断聚合物产物、指导成型加工和探索聚集态结构与性能之间关系的一个重要数据。
对于结晶性聚合物，常用结晶度表征内部结构规则程度，而密度与结晶度有密切的关系。
因此，可通过聚合物密度和结晶度的测定来研究结构状态，进而控制材料的性质。
密度天平利用阿基米德原理测定物质的密度，可测固体、液体、浮体、颗粒、粉末、粘稠体、海棉体，具有操作简单、直接的优点。
结晶性聚合物都是部分结晶的，即晶区和非晶区共存。
而晶区和非晶区的密度不同。
因此，同一聚合物由于结晶度不同，样品的密度不同。
如采用两相结合模型，并假定比容(密度的倒数)具有加和性，即结晶性聚合物的比容等于晶区和非晶区比容的线性加和，则有:111 (公式 1) ，，,f，1,fcc,,, ca式中，fc为结晶度，ρc为晶区密度，ρa为非晶区密度则从测得的聚合物试样密度可计算出结晶度:,,,,，，caf,，100%c (公式 2)，，,,,,ca三、实验仪器及试剂实验仪器:密度天平(型号AND EK-300iD，产地:日本) 实验试剂:锡粒、聚氯乙烯板。
高密度聚乙烯(粒料) 四、实验步骤(一)聚合物密度测定:1. 按电源键打开密度天平。
2. 观察密度天平的示数，若不为零，按“RE-ZERO”清零。
3. 将准备好的样品置于密度天平顶部称量处，示数稳定后按“SAMPLE”键。
此时屏幕上端显示“LO”。
4. 将样品小心的置于密度天平内部，带示数稳定后按SAMPLE” 键。
此时屏幕上端显示的数值即为样品的密度。
(二)结晶度的计算:从文献查得: 聚乙烯的晶区密度、非晶区密度，根据公式 2 计算结晶度。
五、注意点一定要熟读仪器说明书，没有疑问后，才开始操作仪器～～一，内容: a,通过密度天平测量三种物质的密度:锡粒(?99.9%)、矩形的PVC板、HDPE(粒料)。
结晶高聚物结晶度与密度关系公式的简易推导
结晶高聚物结晶度与密度关系公式的简易推导1.引言结晶高聚物是指聚合物分子经过长链分子间的化学键形成有序排列的过程，从而形成了结晶区域。
结晶度是指高聚物分子中结晶区域的比例，与密度有密切关系。
在实际应用中，通过调节平衡条件、添加外部因素等多种方法，可以控制高聚物的结晶度及密度。
在本文中，将介绍结晶高聚物结晶度与密度关系公式的简易推导。
2.聚合物的结晶性质聚合物的结晶性质是影响结晶度及密度的重要因素。
在构成聚合物的长链分子中，由于化学键的存在，分子中呈现出相应的极性，形成了一定的性质稳定区域。
在这些区域内，分子间的距离逐渐缩小，静态生成有序排列的结晶态。
而在其他分子间的区域中，由于分子之间的空隙过大，不易生成有序排列的结晶态，成为非晶态。
因此，聚合物的结晶度是指聚合物中结晶区域的比例。
其中结晶区域的参数主要有两个，一个是晶胞大小，即分子链的长度；另一个是晶体间隙，也称为充填因子，但这两者是相互独立的。
结晶度与密度存在密切关系，具体关系见下文。
3.高聚物密度计算公式在聚合物材料中，密度是一个非常重要的基本物理量。
由于高聚物在自然状态下，分子链之间的排列方式具有极大的不确定性，因此实际化学分子的平均密度难以测定。
因此，在很长的一段时间内，对高聚物的密度计算主要采用了理论密度的方式。
高聚物的理论密度计算公式，可以由分子量、摩尔质量、晶胞中分子链数量、晶格参数等量计算得到。
公式如下：ρ = M/nV其中，ρ为高聚物的理论密度；M为高聚物的摩尔质量；n为晶胞中分子链数量；V为单位体积晶胞中高聚物分子让出的体积空间。
由此可见，密度的大小与聚合物分子的结晶度有密切关系。
4.高聚物结晶度计算公式高聚物结晶度是指高聚物中结晶区域的比例。
在高聚物结晶度的计算中，我们需要注意到与密度计算不同，结晶度与晶格参数、晶胞大小以及分子链的数量等密切相关。
这里我们将介绍一下关于高聚物结晶度计算的一个代表性公式。
结晶度的计算公式如下：Xc = (ρ - ρa) / (ρg - ρa) × 100%其中，Xc为高聚物结晶度；ρ为高聚物的理论密度；ρa为非结晶状态的高聚物密度；ρg为高聚物的结晶态密度。
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聚合物密度和结晶度的测定
聚合物密度和结晶度的测定一、实验目的
1. 掌握密度计测定聚合物密度和结晶度的基本原理。
2. 用密度计测定聚合物的密度，并由密度计算结晶度。
二、实验原理
聚合物密度是聚合物物理性质的一个重要指标，是判断聚合物产物、指导成型加工和探索聚集态结构与性能之间关系的一个重要数据。
对于结晶性聚合物，常用结晶度表征内部结构规则程度，而密度与结晶度有密切的关系。
因此，可通过聚合物密度和结晶度的测定来研究结构状态，进而控制材料的性质。
密度天平利用阿基米德原理测定物质的密度，可测固体、液体、浮体、颗粒、粉末、粘稠体、海棉体，具有操作简单、直接的优点。
结晶性聚合物都是部分结晶的，即晶区和非晶区共存。
而晶区和非晶区的密度不同。
因此，同一聚合物由于结晶度不同，样品的密度不同。
如采用两相结合模型，并假定比容(密度的倒数)具有加和性，即结晶性聚合物的比容等于晶区和非晶区比容的线性加和，则有:
111 (公式 1) ，，,f，1,fcc
,,, ca
式中，fc为结晶度，ρc为晶区密度，ρa为非晶区密度
则从测得的聚合物试样密度可计算出结晶度:
,,,,，，caf,，100%c (公式 2)
，，,,,,ca
三、实验仪器及试剂
实验仪器:密度天平(型号AND EK-300iD，产地:日本) 实验试剂:锡粒、聚氯乙烯板。
高密度聚乙烯(粒料) 四、实验步骤
(一)聚合物密度测定:
1. 按电源键打开密度天平。
2. 观察密度天平的示数，若不为零，按“RE-ZERO”清零。
3. 将准备好的样品置于密度天平顶部称量处，示数稳定后按“SAMPLE”键。
此时屏幕上端显示“LO”。
4. 将样品小心的置于密度天平内部，带示数稳定后按SAMPLE” 键。
此时屏幕上端显示的数值即为样品的密度。
(二)结晶度的计算:
从文献查得: 聚乙烯的晶区密度、非晶区密度，根据公式 2 计算结晶度。
五、注意点
一定要熟读仪器说明书，没有疑问后，才开始操作仪器～～一，内容: a,通过密度天平测量三种物质的密度:锡粒(?99.9%)、矩形的PVC板、HDPE(粒料)。
b,通过液体比重天平测量参考液-----一次蒸馏水的密度。
c,密度的测量，至少测两次以上，后取平均值。
d,样品在空气中的质量、在参考液中的质量也要记录下来----------
做实验报告时，根据实际测得的参考液密度，通过公式来计算出样品密度。
e, 矩形的PVC板可以用游标卡尺量出长、宽、高后，计算出体积，从而算出其密度。
二，仪器:
(1)密度天平
a,我们实验室的密度天平是用来测量固体密度的--------虽然它可以固液两测，但我们并没有测量液体密度的配件。
b,“上秤盘”指的是水槽的最上方的有机玻璃。
c,实验完成后，请将铁秤盘、铁网球用电吹风吹至干燥-----------
防止生锈～
(2)液体比重天平
测量时，天平尽量靠桌子里面----------防止蓝色的玻璃测锤掉下、打
碎;50mg、5mg的骑码(挂码)形变弹出，难以找回。
六、问题与讨论
1. 密度法计算结晶度的原理是什么,
2. 测定聚合物结晶度的方法有哪些,为什么不同测定方法测得的结晶度不能相互比较?。