高分子近代测试 聚合物测试考试 热分析部分
高分子近代测试 聚合物测试考试 红外部分
1在红外光谱中，影响基团红外吸收谱带位移的主要因素有哪些？游离羟基O-H 的伸缩振动一般表现为在3640cm-1左右出现尖锐的吸收峰，但大多数含羟基的聚合物通常却在3500-3100 cm-1区域出现较宽的吸收谱带，请简要说明产生这种变化的原因。
(P60) 答：① 诱导效应② 共轭效应③ 键力常数和空间效应的影响 ④ 氢键效应 ⑤ 偶合作用 ⑥ 费米共振⑦ 物态变化及溶剂的变化因为作为基团红外吸收谱带位移的影响因素，氢键有分子间和分子内之分。
游离的羟基只存在分子内氢键，而含羟基的聚合物的氢键作用就包括分子间和分子内作用，分子间氢键使得含羟基的聚合物的氢键作用比游离的羟基的氢键作用更强。
对于伸缩振动来说，氢键越强，谱带越宽，吸收强度越大，且向低频反向位移越大。
2基团振动的频率与化学键两端的原子质量、化学键力常数的关系如何？请排列出下列各组基团伸缩振动频率大小顺序：（1）C-H, C-D, C-Cl ，C-Br ，C-I（2）C-O, C=O, C ≡N（3）下列分子中的C=O ：（4）下列分子中的C=O coCH 3 c o CH 3CH 3 c o CH 3CH 3CH 3 （5）下列分子中的酚羟基其中X 为叔丁基答：振动的频率随化学键两端原子质量的增大而减少，随键的力常数增大而增大。
（1）C —H > C —D > C —O > C —Cl > C —I（2）C ≡N > C=O > C —OC H 3—C —C H 3 ‖ O C H 3—C —C l ‖ O C l —C —C l ‖ O C l —C —F ‖ O F —C —F ‖ OOHCH3X OH X CH3OH CH3CH3X O H XC H 3X（3） 电负性增大，诱导效应显著，频率增大。
（4）下列分子中的C=O c o CH 3 c o CH 3CH 3 c o CH 3CH 3CH 3空间位阻增加，共轭效应受到限制，C=O 的双键性增加，振动频率增加。
第1章_热分析方法_第一_二节_TG-DTG
32
2.3.1 高分子材料热稳定性的评定
（3）ipdt（积分程序分解温度）法
1961年Doyle提出测量材料热稳定性的半定量方法，即根据起始温度
到终止温度之间整条TG曲线失重的积累值来描述热稳定性。
D
Y
N
假想的热稳定性的温度指标：
ipdt
Ta* = 875 a* + 25
b. ASTM（美国材料测试协会）法 在TG曲线上找出失重5%与50%两点， F和G两点；将两点连起来与基线延长 线相交得交点C，点C的温度定义为分 解温度。
35
ASTM法 ISO法
2.3. 2 高分子材料的配方分析
高 聚合物基体：如PP、PVC等
分 增塑剂：如DOP/DBP，挥发温度分别为380 ℃ /340 ℃
温度 (℃)
22
2.2 影响热重测定的因素
2．气氛
常见的气氛有空气、O2、N2、He、H2、CO2 等。 氮气（惰性），空气（氧化） 碳黑在N2中加热不失重，在空气中氧化成CO2气体逸出
氧含量对于草酸铜分解反应的影响
46
不同气氛下炭黑的TG曲线
45
100%
44
High
43
Oxygen
Medium
Oxygen 42
高分子近代测试技术
绪论
一、研究对象
1、分子链结构
2、聚集态结构
化学组成 分子量及其分布 序列结构 支化与交联 立体构型与空间排列 结晶、非晶、液晶、 取向、共混、共聚等
3、微区结构：相结构
4、结构变化：分子结构、链结构……
2
二、基本原理
绪论
检测分析
激发能量
广东工业大学-高分子近代测试技术-第1章 概述-第2章 FTIR-第3章-拉曼
35
聚碳酸酯（PC）
由于聚碳酸酯 光学性能好， 常作为较好的 透光材料；力 学性能强，耐 热，可作为婴 儿奶瓶，水杯 等。
36
聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA, Poly methyl methactylate ） ✓ 结构式
✓ 性质 ✓ 优点 ✓ 缺点
一、高分子材料的定性鉴定方法
了解样品的来源、用途和性能 对样品的外观（物理状态、透明度、颜 色、光泽）进行观察 燃烧试验 溶解性试验
常见高聚物的燃烧特性
高聚物名称 难易性
火焰特点
试样的状态
气味
酚醛树脂 难
黄色带火星
膨胀龟裂
苯酚甲醛味
聚乙烯
可直接点火
聚氯乙烯 难
聚苯乙烯 可直接点火
底部蓝色、顶部黄色 熔融落下
✓ 用途
非晶体聚合物；透光率92%；HDT 74 ℃ ~102 ℃ 高透明性；耐候性佳；刚性佳；易染色 耐化学性差；长期使用温度最高为93 ℃ ；应力集中处 易碎化 灯罩、窗玻璃、标示牌、光学透镜
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热固性塑料--（聚醛类）
常见的热固性塑料有：胶木、电玉、装饰板 及不饱和聚酯塑料等。
电插头（酚醛树脂）
11
聚乙烯制品---薄膜类
12
13
14
聚丙烯 PP
聚丙烯（PP, Polypropylene）
CH3
✓ 性质 质轻， ρ 0.9g/cm3, 白色透明 ✓ 优点 易染色；耐湿性佳；耐化性佳；高铰链特性 ✓ 分类 均聚聚丙烯，共聚聚丙烯，高结晶聚丙烯 ✓ 用途 水管、胶膜、容器、汽车保险杆、仪表板、铰链
胶木手柄（酚醛树脂—木粉）
纽扣（脲醛树脂）
实验1.聚合物的热分析 实验报告
实验五 聚合物差热热重同时热分析法差热分析是在温度程序控制下测量试样与参比物之间的温度差随温度变化的一种技术。
简称DTA(Differential Thermal Analysis)。
在DTA 基础上发展起来的另一种技术是差示扫描量热法。
差示扫描量热法是在温度程序控制下测量试样相对于参比物的热流速度随温度变化的一种技术。
简称DSC （Differential Scanning Calorimetry ）。
试样在受热或冷却过程中，由于发生物理变化或化学变化而产生热效应，这些热效应均可用DTA 、DSC 进行检测。
DTA 、DSC 在高分子方面的应用特别广泛。
它们的主要用途是：①研究聚合物的相转变，测定结晶温度T c 、熔点T m 、结晶度X D 、等温结晶动力学参数。
②测定玻璃化转变温度T g 。
③研究聚合、固化、交联、氧化、分解等反应，测定反应温度或反应温区、反应热、反应动力学参数。
图1 是聚合物DTA 曲线或DSC 曲线的模式图。
当温度达到玻璃化转变温度T g 时，试样的热容增大就需要吸收更多的热量，使基线发生位移。
假如试样是能结晶的，并且处于过冷的非晶状态，那么在T g 以上可以进行结晶，同时放出大量的结晶热而产生一个放热峰。
进一步升温，结晶熔融吸热，出现吸热峰。
再进一步升温，试样可能发生氧化、交联反应而放热，出现放热峰，最后试样则发生分解，吸热，出现吸热峰。
当然并不是所有的聚合物试样都存在上述全部物理变化和化学变化。
通常按图2 a 的方法确定T g ：由玻璃化转变前后的直线部分取切线，再在实验曲线上取一点，使其平分两切线间的距离∆，这一点所对应温度即为T g 。
T m 的确定对低分子纯物质来说，象苯甲酸，如图2 b 所示，由峰的前部斜率最大处作切线与基线延长线相交，此点所对应的温度取作为T m 。
对聚合物来说，如图2 c 所示，由峰的两边斜率最大处引切线，相交点所对应的温度取作为T m 。
高分子材料分析测试方法
结构鉴定
傅里叶红外光谱 简单介绍FTIR的数学原理
周期性的运动可在两种域(Domain)中得到表征：一种表征域是表现 出周期性的域，例如，电(磁)场强度随时间(空间)的分布，就是在时 (空)域中表征光波的特征；另一种表征域是运动状态按某一周期性参 数(频率、波长、波数等)的分布，可统称为频域。这两种域表征同一 运动状态．可通过傅里叶变换(Fourier Transform，简称FT)相互转变 。通常所说的某种光的光谱是指该光包含的不同频率成分的强度按频 率的分布，因此光谱就是光在频率域中的表征。下图是某频率的两种 单色光分别在空间域（时域）和频域的表征。
结构鉴定
傅里叶红外光谱
相干的复色光，在空间x处电场强度的叠加是：
E ( x) f ( )cos 2 xd
0
其中 f ( ) 是光强度按波数 的分布函数
很明显E(x)、 f ( ) 分别是光时域和频域的表征，上述关系式就是 傅立叶变换式。可以通过FT把光在时域和频域的表征相互转换：
结构鉴定
傅里叶红外光谱
红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，其波长范围约为0.75～ 1000μm。根据实验技术和应用的不同，通常将红外区划分成三个区： 近红外光区（0.75～2.5μm)，中红外光区(2.5～25μm）和远红外光区 （25～1000μm)，如下表：其中中红外区是研究和应用最多的区域， 一般说的红外光谱就是指中红外区的红外光谱。
结构鉴定
傅里叶红外光谱
B．分辨率 红外光谱仪器的分辨率是指仪器对于紧密相邻的峰可分辨的最 小波长间隔，表示仪器实际分开相邻两谱线的能力，往往用仪器 的单色光带宽来表示，它是仪器最重要的性能指标之一，也是仪 器质量的综合反映。 仪器的分辨率主要取决于仪器的分光系统的性能。仪器的分辨 率主要影响光谱仪器获得测定样品光谱的质量，从而影响分析的 准确性，对于一台仪器的分辨率是否满足要求，这与待测样品的 光谱特征有关，有些物质光谱重叠、特征复杂，要得到满意的分 析结果，就要求较高的仪器分辨率。
高分子材料的热分析技术考核试卷
标准答案
一、单项选择题
1. C
2. C
3. D
4. B
5. C
6. C
7. D
8. C
9. D
10. C
11. D
12. C
13. D
14. B
15. D
16. D
17. D
18. C
19. D
20. D
9.以下哪些技术可以用于热分析中的数据处理？（）
A.数据平滑
B.微分热重法（DTG）
C.图像分析
D.数据归一化
10.以下哪些情况下，高分子材料可能表现出多个熔融峰？（）
A.材料具有不同的结晶度
B.材料含有不同的聚合物成分
C.材料的分子量分布较宽
D.所有以上情况
11.在进行热分析实验时，以下哪些做法是安全的？（）
2.热分解
3.热流传感器
4.尺寸变化
5.预热
6.熔融
7.熔融热
8.惰性气体
9.平滑处理
10. TGA
四、Байду номын сангаас断题
1. √
2. ×
3. √
4. ×
5. √
6. ×
7. ×
8. √
9. ×
10. √
五、主观题（参考）
1. DSC通过测量样品与参比之间的热流差来分析材料的热性质。应用于高分子材料的熔点、结晶度、热稳定性研究。
1.高分子材料在加热过程中，其熔点通常是通过______（填空）技术来测量的。
2.在热重分析（TGA）中，样品的质量损失通常与______（填空）过程有关。
高分子材料分析测试方法
质谱法
• 总结词：通过测量高分子材料的质荷比来分析其组成和结构。 • 详细描述：质谱法是一种常用的高分子材料分析方法，其原理是通过测量高分子材料的质荷比来分析其组成和
结构。该方法可以用于测定高分子材料的分子量、元素组成、支化度等参数，对于研究高分子材料的性能和加 工应用具有重要意义。 • 总结词：质谱法具有高精度、高灵敏度、无损等优点，在高分子材料分析中具有重要应用价值。 • 详细描述：质谱法通常需要使用专门的质谱仪器进行测试，测试过程中不会对高分子材料造成破坏，且具有较 高的测试精度和重复性。该方法在高分子材料研究、生产和质量控制等方面具有广泛应用前景。
总结词
通过电子显微镜观察高分子材料的表面形貌和微观结构。
详细描述
扫描电子显微镜法是一种直观的高分子材料分析测试方法，通过电子显微镜观察 高分子材料的表面形貌和微观结构，可以获得材料的形变、断裂、相分离等信息 。该方法对于研究高分子材料的性能和结构关系非常有用。
热分析法
总结词
通过测量高分子材料在不同温度下的物理性质变化，研究材料的热稳定性和热分解行为。
核磁共振法
详细描述
核磁共振法利用原子核的自旋 磁矩进行研究，适用于高分子 材料的碳-13核磁共振分析。 通过测量高分子材料中碳-13 原子核的共振频率和裂分情况 ，可以推断出高分子材料的分 子结构和序列信息。
高分子材料的物理分析案例
总结词
X射线衍射法
总结词
电子显微镜法
详细描述
X射线衍射法是一种物理分析方法，用于研究高分 子材料的晶体结构和相变行为。通过测量高分子 材料在X射线下的衍射角度和强度，可以确定其晶 体结构和晶格常数等参数。
02
化学分析方法
化学滴定法
高分子近代测试分析技术重点复习资料
第一章 选择１0T ＊1.5=15分 填空 1*25K=２5分 简单 ８或９T=4５分 图谱解析3T ＊５=15分第二章 热分析方法1、 热重法（ＴＧ或TGA ）:在程序控制温度条件下,测量物质得质量与温度关系得热分析方法.（不需参比物）2、 聚合物得玻璃化转变过程就没有重量得变化, 所以不能用它们来测试。
微商热重曲线与热重曲线得对应关系:(1）微商曲线上得峰顶点(失重速率最大值点）与热重曲线得拐点相对应 (2)微商热重曲线上得峰数与热重曲线得台阶数相等ﻭ微商热重曲线峰面积则与失重量成正比（3)微商热重分析对象:试样在受热 过程中得质量变化热差分析（D ＴA): 在程序控制温度条件下,测量样品与参比物之间得温度差与温度关系得一种热分析方法。
物质得热物理量得变化：热容、热传导率得变化, 聚合物玻璃化转变温度得测定 3、 物质发生得热效应: 聚合物得聚合、固化、硫化、氧化、裂解、结晶与结晶熔解等分析4、 差示扫描量热法(D ＳC):在程序控制温度条件下, 测量输入给样品与参比物得功率差与温度关系得一种热分析方法。
5、 D ＴＡ及DSC 在高分子材料分析中得应用（1)聚合物玻璃化转变温度T ｇ得测定: 以拐弯处得外延线与基线得焦点作为Tg 研究共混物得相容性——相容性好得两种聚合物得Ｔg 在共混物中表现出相互靠近或者形成一个统一得Tg -—不相容两种聚合物在共混后仍然表现出原来得Tg ﻭ研究增塑效应 （２）聚合物结晶熔点Tm 及结晶度得测定 (3）聚合物氧化与热裂解得研究 （4)比热容得测定 （５）纯度得测定(6）高分子材料加工温度得预测 高分子材料热稳定性得评定:A:起始分解温度,就是TG 曲线开始偏离基线得温度 B:外延起始温度, 就是TG 曲线下降段得切线与基线得交点 C: 外推终止温度D: 终止温度(到达最大失重点得温度) E: 分解５%得温度F: 分解１０％得温度Ｇ: 半寿温度第二章 红外光谱法1.测试仪器红外光谱仪－—色散型D（１)光源光被分成两束,分别作为参比与样品光束通过样品池。
高分子近代测试分析技术
高分子近代测试分析技术摘要高分子材料在现代工业和科学研究中起着重要的作用，因此，对于高分子材料的测试分析技术的发展具有重要意义。
本文将介绍几种近代高分子测试分析技术的原理和应用，包括光谱分析、热分析和力学测试等。
这些技术可以用于高分子材料的成分分析、结构表征、性能测试以及质量控制等方面。
1. 光谱分析技术光谱分析技术是一种常见的高分子材料测试分析技术，包括紫外可见光谱（UV-Vis）、红外光谱（IR）和核磁共振（NMR）等。
这些技术能够提供高分子材料的成分分析和结构表征的信息。
1.1 紫外可见光谱（UV-Vis）紫外可见光谱是一种用于分析高分子材料的吸收光谱的方法。
通过测量样品在紫外或可见光区域的吸光度，可以得到样品的吸收光谱图，进而了解其电子结构和π-π*跃迁等信息。
1.2 红外光谱（IR）红外光谱是一种用于分析高分子材料的振动光谱的方法。
高分子材料中的化学键和分子结构会引起特定的振动，通过测量样品在红外区域的吸光度，可以获得样品的红外光谱图，进而分析其分子结构和官能团等信息。
1.3 核磁共振（NMR）核磁共振是一种用于分析高分子材料的核磁共振光谱的方法。
通过测量样品中核自旋的共振现象，可以得到样品的核磁共振光谱图，从而分析样品的分子结构和官能团等信息。
2. 热分析技术热分析技术是一种用于测试高分子材料热性能的方法，包括热重分析（TGA）和差示扫描量热（DSC）等。
这些技术可以用于研究高分子材料的热降解和热稳定性等。
2.1 热重分析（TGA）热重分析是一种通过测量高分子材料在加热过程中质量的变化来研究其热性能的方法。
通过记录样品质量随温度变化的曲线，可以推断高分子材料的热分解温度和热稳定性等信息。
2.2 差示扫描量热（DSC）差示扫描量热是一种通过测量高分子材料在加热或冷却过程中释放或吸收的热量来研究其热性能的方法。
通过记录样品温度随时间变化的曲线，可以获得高分子材料的熔融温度、玻璃转变温度和热焓等信息。
高分子近代测试技术-试题举例
《高分子近代测试技术》试题举例1、为考察PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）与EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）共混体系的相容性，采用一种热分析方法测定了不同比例共混体系的玻璃化转变温度Tg、冷结晶温度Tc和结晶熔融温度Tm，以及热焓变化等热性能，结果见下表所示。
请简述该热分析方法的基本原理，并回答PET/EVA共混体系的相容性如何？为什么？（15分）第1题表 PET/EVA共混体系的热分析谱图数据2、 在聚氯乙烯（PVC）的加工过程中，常常要加入一定量的热稳定剂来提高PVC的热稳定性。
请选择适当的热分析方法评估选用的热稳定剂是否有效，并说明测试原理。
（15分）3、采用准分子激光技术照射聚酯（PET）表面，可引入大量的极性基团，提高表面的亲水性，请选用一种红外光谱法对PET表面不同深度的激光处理效果进行评价，并简述其测试原理。
（15分）4、 下图为PTMG/HMDI型聚氨酯（PU）的红外光谱图，其中PTMG为聚丁二醇（聚醚二元醇），HMDI为氢化MDI（被称为不黄变的二异氰酸酯），其结构式如下：请根据聚氨酯（PU）的结构特征，指出红外谱图中（a）3332cm-1、（b）1718cm-1和（c）1112cm-1三处吸收峰分别归属于哪个基团的伸缩振动？并写出该聚合物分子的结构示意图。
（15分）第4题图 PTMG/HMDI型聚氨酯（PU）的红外光谱图5、下图为聚乙烯球晶的电镜照片，你认为这张照片最有可能来自于哪一种电子显微技术？其分辨本领主要受哪三种因素的影响？请说明理由。
（15分）第3题图聚乙烯球晶的电镜照片6、下图是聚丙烯（PP）与尼龙6（PA6）共混物的SEM照片，其中（a）为PP/PA6两元共混体系，（b）为加入增容剂聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）后的三元共混体系。
请根据照片情况，简述两种共混物在SEM测试中的制样方法（已知PA6可溶于88%的甲酸溶液），并判断两者的相容性好坏。
（15分）a. PP/PA6（8%）b. PP/PP-g-MAH（5%）/PA6（8%）第6题图两种共混物合金的SEM照片7、 产生核磁共振（NMR）吸收的基本条件有哪些？哪些因素会影响NMR中化学位移的大小？请列举三种影响因素，并说明其变化规律（以质子为例）。
高分子近代测试聚合物测试考试热分析部分
⾼分⼦近代测试聚合物测试考试热分析部分1、下图为某⼀复合材料的热失重曲线，请从图中指出该复合材料的主要配⽅组成。
答：上图表明挥发物（增塑剂）的质量分数为19.8%，聚合物的质量分数为43.3%，炭⿊为34.5%，灰分为2.4%。
2简要说明TG.DTG.DTA.DSC的原理,在他们的热谱中,纵坐标和横坐标各代表什么?答：TG：热重分析法为使样品处于⼀定的温度程序（升/降/恒温）控制下，观察样品的质量随温度或时间的变化过程。
热谱中纵坐标为质量保持率，横坐标为时间或温度。
DTG：微商热重法是TG对温度或时间的⼀阶导数。
热谱图中纵坐标为质量变化率，横坐标为温度或时间。
DTA：热差分析法是把试样和参考试样同置于相同的加热或冷却的条件下，观察随温度或时间变化，它们之间的温差与温度间的关系的⼀种技术。
其纵坐标为样品与参考试样的温差，横坐标为温度或时间。
DSC：差⽰扫描量热法是使试样与参考试样绝热分离，分别输⼊能量，测量使两者温差为0时需的能量差△E与温度的关系。
纵坐标代表能量差△W或功率变化率dw/dt和热焓变化率dH/dt,横坐标为温差△T3应⽤DTA或DSC如何测定⾼分⼦材料的玻璃化转变温度Tg。
答：聚合物随温度升⾼，当达到Tg时在DTA或DSC曲线上会显⽰出拐弯的变化。
在测定Tg时由于开始温度很难准确地确定，⼀般要以拐弯处的外延线与基线交点作为Tg的值。
4如何应⽤DTA或DSC研究某⼆元聚合物共混物样品中两种聚合物的相容性，并画出⽰意图。
答：聚合物共混的相容性往往⽤Tg测定来研究，相容性好的的两聚合物的Tg在共混物中表⽰出相互靠近或称⼀个统⼀的Tg。
相反，不相容的两聚合物的Tg在共混后仍表现出远离的Tg。
（图见⽼师课件）对于结晶型聚合物，若相容性好，混炼均匀，分散性好，则其结晶度降低较⼤。
相反，不相容或混炼不均匀⽽造成互相分散性差的对结晶度影响较⼩。
即可以通过结晶度的变化⼤⼩推断两者的相容性，5为考察PET（聚对苯⼆甲酸⼄⼆醇酯）与EV A（⼄烯-醋酸⼄烯共聚物）共混体系的相容性，采⽤⼀种热分析⽅法测定了不同⽐例共混体系的玻璃化转变温度Tg、冷结晶温度Tc和结晶熔融温度Tm，以及热焓变化等热性能，结果见下表所⽰。
聚合物近代仪器测试---复习
1、聚合物近代仪器分析常用的仪器111〕、电磁波谱法〔光谱分析〕主要是通过各种波长的的电磁波和被研究物质的相互作用，引起物质的某一个物理量的变化而进行2〕、热分析是在程控温度条件下，测量物质的物理性质与温度关系的一组技术。
主要用来测定高聚物的热转变温度，力学状态与热降解。
3〕、电子分析法电子分析法是利用电子作激发源或被检测对象，样品发生某些物理变化的一类分析技术，主要用于分析样品的组成、聚集态结构和表面结构。
2、高分子材料样品的准备进行高分子材料样品分析时，根据分析要求，对样品进行预处理。
方法：高分子材料的分离和初步检查。
分离方法：蒸馏、溶剂萃取、溶解沉淀、色谱分离初步检查：燃烧性检查、溶解性实验3、光谱分析方法概述物质分子内部三种运动形式：〔1〕电子相对于原子核的运动。
〔2〕原子核在其平衡位置附近的相对振动。
〔3〕分子本身绕其重心的转动。
分子有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。
分子的内能：电子能量E e、振动能量E v、转动能量E r即:E＝E e+E v+E rΔΕe>ΔΕv>ΔΕr4、紫外吸收光谱吸收曲线的特点：①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。
吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax。
②不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似λmax不变。
而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。
③吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。
④不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度A 有差异，在λmax处吸光度A 的差异最大。
此特性可作作为物质定量分析的依据。
⑤在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。
吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。
5、电子跃迁有机化合物的紫外-可见吸收光谱是三种电子、四种跃迁的结果：σ电子、π电子、n电子。
分子轨道理论：成键轨道—反键轨道，非键轨道。
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。
(完整版)高分子化学题库试卷讲解
高分子化学试题库一、基本概念题⒈聚合物的化学反应天然聚合物或由单体经聚合反应合成的聚合物为一级聚合物, 若其侧基或端基为反应性基团,则在适当的条件下可发生化学反应,从而形成新的聚合物（为二级聚合物）,由一级聚合物变为二级聚合物的化学反应，谓之。
⒉缩聚反应含有两个或两个以上官能团的低分子化合物, 在官能团之间发生反应, 缩去小分子的同时生成高聚物的可逆平衡反应，谓之。
⒊乳化作用某些物质能降低水的表面张力，能形成胶束，胶束中能增溶单体，对单体液滴有保护作用，能使单体和水组成的分散体系成为稳定的难以分层的乳液，这种作用谓之。
⒋动力学链长一个活性中心，从引发开始到真正终止为止，所消耗的单体数目，谓之。
⒌引发剂半衰期引发剂浓度分解至起始浓度的一半所需的时间，谓之。
6、离子交换树脂离子交换树脂是指具有反应性基团的轻度交联的体型无规聚合物,利用其反应性基团实现离子交换反应的一种高分子试剂。
7、界面缩聚反应将两种单体分别溶于两种互不相溶的溶剂中,形成两种单体溶液，在两种溶液的界面处进行缩聚反应，并很快形成聚合物的这种缩聚称为界面缩聚。
8、阴离子聚合增长活性中心是带负电荷的阴离子的连锁聚合,谓之。
9、平均聚合度平均一个大分子链上所具有的结构单元数目，谓之。
10、阻聚剂某些物质能与初级自由基和链自由基作用生成非自由基物质,或生成不能再引发单体的低活性自由基,使聚合速率为0, 这种作用称为阻聚作用。
具有阻聚作用的物质,称为阻聚剂。
11. 平衡缩聚：缩聚反应进行一段时间后，正反应的速率与逆反应的速率相等，反应达到平衡，平衡时生成物的浓度的乘积与反应物浓度的乘积之比是个常数（称为平稳常数）,用K 表示。
该种缩聚反应谓之。
12. 无定型聚合物：如果聚合物的一次结构是复杂的，二次结构则为无规线团，无规线团聚集在一起形成的聚合物谓之。
13. 反应程度P：已参加反应的官能团的物质的量（单位为m ol）占起始官能团的物质的量的百分比，称为反应程度，记作P。
高分子近代测试习题
热分析部分：1、请选择适当的热分析方法，将下列各组中的两种聚合物鉴别出来，请做出简要说明。
（1）高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）；（2）聚氯乙烯（PVC）和聚丙烯（PP）；（3）顺式聚丁二烯和反式聚丁二烯（4）丁二烯-苯乙烯无规共聚物（丁苯橡胶SBR）和丁二烯-苯乙烯-丁二烯三嵌段共聚物（热塑性弹性体SBS）。
2、简要说明热差分析法（DTA）和示差扫描量热法（DSC）的基本原理。
如何应用DTA或DSC研究丁腈橡胶（NBR）与聚氯乙烯（PVC）共混物的相容性，并画出示意图。
3、高密度聚乙烯( HDPE) 和聚酰胺6(PA6) 是广泛使用的塑料材料, HDPE 价格低廉、质轻、成型性好、吸水率低；PA6 具有优异的力学性能、耐热性及良好的耐油性和耐溶剂性。
但是聚烯烃和尼龙共混体系属于极不相容共混体系，必须进行增容才有实用价值。
下图是以聚乙烯接枝马来酸酐( PE－g－MAH) 为增容剂,采用示差扫描量热分析法(DSC)对HDPE/ PA6 共混合金的增容作用进行的研究结果。
图1 和图2 分别是有无PE－g－MAH 体系和不同PE－g－MAH 用量HDPE/ PA6 共混体系的DSC 谱图,表1 是相应DSC 数据表。
请根据图1－2及表1，分析PE－g－MAH对HDPE/ PA6 共混合金的增容作用。
图1 HDPE/ PA 共混体系DSC 谱图图2 不同增容剂用量的共混体系的DSC 谱图表1 HDPE和PA6 在HDPE/ PA6/ PE－g－MAH共混物中DSC数据表4、橡胶胎面胶配方组成中常包含聚合物、加工助剂、炭黑及其它无机填料。
请选用适当的热分析方法，对其配方组成进行定量分析，并做出简要说明。
5、有研究发现，炭黑有从饱和聚合物向高不饱和聚合物转移的特点。
请选用适当的热分析方法，设计合理的实验方案，阐述炭黑在氯化丁基橡胶CIIR和顺丁橡胶BR并用胶中的分散状态，请简要说明。
6、下图为某一复合材料的热失重曲线，请从图中指出该复合材料的主要配方组成。
高分子近代测试技术复习题
高分子近代测试技术复习题名词解析：第一章热分析方法1、热分析是测量物质的物理或化学参数对温度的依赖关系的一种分析技术。
2、所谓程序控制温度，就是把温度看着是时间的函数。
3、热分析的定义是：在程序控温下测量物质的物性与温度关系的一类技术统称为“热分析”4、热重法TG：在程序控制温度下，测量物质的质量与温度关系的一种技术。
5、微商热重法DTG：给出熱重曲线对时间或温度一级微商的方法。
6、热差分析法DTA：在程序控制温度下，测量物质与参比物之间温度差与温度关系的一种技术。
7、差示扫描量热法DSC：在程序控制温度下，测量输给物质与参比物的功率差与温度关系的一种技术。
第一节TG及DTG1、TG及DTG的测试原理：通过用热天平测量加热时物质的质量变化，凡是物质加热或冷却过程中有重量变化的都可以用这两种方法进行测量。
2、两种测量方式：零位法、变位法3、各种因素对TG测重的影响：浮力的影响、对流的影响、还有试样盘的形状、试样量、气氛、升温速度以及被分析样品的挥发物的再凝缩、温度的测量等，甚至同样的样品在不同厂家不同型号的仪器所得到的结果也会有所不同。
为了得到最佳的可比性，应该尽可能稳定每次实验的条件，以便减少误差，使结果更能说明问题。
4、TG及DTG在高分子材料研究中的应用：（1）热稳定性的评定（2）添加剂的分析（3）共聚物和共混物的分析（4）挥发物的分析（5）水分的测定（6）氧化诱导期的测定（7）固化过程分析（8）热分解动力学研究（差示法、多种加热速率法）。
很多高分子材料在加热时有失重过程，这些过程包括各种物理反应和化学反应，所以应用TG及DTG方法来分析高分子材料时能得到多方面的信息，如配方的分析、热稳定性的研究、热裂解机理的研究、聚合物并用及共聚物的研究和某些化学反应动力学的研究等。
5、评价热稳定性：简单的相同条件比较法（相对热稳定性比较）、关键温度表示法（特征温度比较）、ipdt（积分程序分解温度）法（阴影面积少稳定性差）、最大失重速度法（即DTG曲线的峰顶温度就是最大失重速度点温度）、ISO法和ASTM法等测定增塑剂、水分的含量。
聚合物测试表征复习重点
第一章：热分析1.热分析方法的种类；2-1.差示量热扫描法(DSC)的基本原理、实验技术和主要影响因素；2-2.DSC在高分子材料领域的应用，分物理转变的研究和化学反应的研究两类。
物理转变包括结晶/熔融、液晶转变等相转变以及玻璃化转变等；化学反应包括聚合、交联等。
可以用来测定聚合物的结晶度、反应热，研究结晶动力学和反应动力学。
2-3.重点：用DSC研究聚合物结晶行为时常采用的两种测试方法(非等温结晶法和等温结晶法)：熟悉结晶聚合物的升温曲线和降温曲线中各个参数的物理意义，掌握熔点和结晶点的确定方法，能够通过熔融峰面积计算聚合物的结晶度。
2-4.玻璃化转变温度的确定。
如何通过熔融DSC曲线判断两相聚合物共混物的相容性好坏？(玻璃化转变温度、熔点间位置的变化)3-1.热重法(TG)的基本原理、实验技术和主要影响因素；3-2.TG的应用-广泛应用于高分子材料的组成分析、热稳定性测定、氧化或分解反应及其动力学研究、失去低分子物的缩聚反应研究和材料老化研究等；3-3.重点：熟悉TG曲线各项参数的物理含义；如何通过TG曲线判断聚合物耐热性能的好坏(失重百分数温度1%、5%、50%);如何通过TG曲线分析材料的组成。
第二章：红外吸收光谱法1.红外吸收法的基本原理及仪器组成；2.样品的制备方法；3.红外吸收光谱法在高聚物定性分析中的应用，熟悉高聚物红外吸收谱图横、纵坐标表示的物理意义，熟悉常见官能团吸收峰位置，能够给出红外图谱上主要吸收峰的归属，从而判断该聚合物的种类；能够通过红外图谱中可反应官能团的消失或新官能团的出现来判断高聚物化学反应的进程。
第三章：核磁共振法(NMR)（讲义和教科书并重）1.核磁共振基本原理(重点:化学位移、自旋-自旋偶合)、样品制备技术；2.1H NMR在有机化合物及有机高分子材料中的应用（重点：定量计算、结合其他测试手段确定有机化合物的结构式）；3.13C NMR在有机高分子材料中的应用。
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1、下图为某一复合材料的热失重曲线，请从图中指出该复合材料的主要配方组成。
答：上图表明挥发物（增塑剂）的质量分数为19.8%，聚合物的质量分数为43.3%，炭黑为34.5%，灰分为2.4%。
2简要说明TG.DTG.DTA.DSC的原理,在他们的热谱中,纵坐标和横坐标各代表什么?答：TG：热重分析法为使样品处于一定的温度程序（升/降/恒温）控制下，观察样品的质量随温度或时间的变化过程。
热谱中纵坐标为质量保持率，横坐标为时间或温度。
DTG：微商热重法是TG对温度或时间的一阶导数。
热谱图中纵坐标为质量变化率，横坐标为温度或时间。
DTA：热差分析法是把试样和参考试样同置于相同的加热或冷却的条件下，观察随温度或时间变化，它们之间的温差与温度间的关系的一种技术。
其纵坐标为样品与参考试样的温差，横坐标为温度或时间。
DSC：差示扫描量热法是使试样与参考试样绝热分离，分别输入能量，测量使两者温差为0时需的能量差△E与温度的关系。
纵坐标代表能量差△W或功率变化率dw/dt和热焓变化率dH/dt,横坐标为温差△T3应用DTA或DSC如何测定高分子材料的玻璃化转变温度Tg。
答：聚合物随温度升高，当达到Tg时在DTA或DSC曲线上会显示出拐弯的变化。
在测定Tg时由于开始温度很难准确地确定，一般要以拐弯处的外延线与基线交点作为Tg的值。
4如何应用DTA或DSC研究某二元聚合物共混物样品中两种聚合物的相容性，并画出示意图。
答：聚合物共混的相容性往往用Tg测定来研究，相容性好的的两聚合物的Tg在共混物中表示出相互靠近或称一个统一的Tg。
相反，不相容的两聚合物的Tg在共混后仍表现出远离的Tg。
（图见老师课件）对于结晶型聚合物，若相容性好，混炼均匀，分散性好，则其结晶度降低较大。
相反，不相容或混炼不均匀而造成互相分散性差的对结晶度影响较小。
即可以通过结晶度的变化大小推断两者的相容性，5为考察PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）与EV A（乙烯-醋酸乙烯共聚物）共混体系的相容性，采用一种热分析方法测定了不同比例共混体系的玻璃化转变温度Tg、冷结晶温度Tc和结晶熔融温度Tm，以及热焓变化等热性能，结果见下表所示。
请回答PET/EV A共混体系的相容性如何？为什么？（15分）第1题表PET/EV A共混体系的热分析谱图数据答：聚合物共混的相容性往往用Tg测定来研究。
在上表可知，组分PET 的Tg并没有因共混比例的变化而出现大幅的变化,基本保持在80 ℃左右,这表明PET 与EV A 共混后在无定形区是不相容的。
而且共混后PET 的Tm 与纯PET 的Tm 相一致,也不随共混组分比例变化而变化,可见其晶区也是不相容的。
6已知聚丙烯（PP）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）均为部分结晶聚合物，将两者按一定比例共混，可得到抗冲性能良好的改性塑料。
采用示差扫描量热法（DSC）研究PP/LLDPE=50/50（质量比）共混体系的结晶行为曲线，见图1所示。
表1则给出不同质量比的共混体系中PP组份的结晶度Xc(PP)和PE组份的结晶度Xc （PE）。
请简述如何应用DSC法来计算PP/LLDPE共混体系的结晶度？（15分）答：根据DSC曲线上熔融峰的面积A可测出晶体熔融热焓△H,△Hm=KA，其中m是试样的质量，K是校正系数。
如果已知100%结晶PP和LLDPE的熔融热焓△H c(PP)和△H c(LLDPE),可根据Xc=△H/△H c×100%求得共混体系中PP和LLDPE的结晶度Xc(PP) 和Xc(LLDPE)。
7有研究发现，炭黑有从饱和聚合物向高不饱和聚合物转移的特点。
请选用适当的热分析方法，设计合理的实验方案，阐述炭黑在氯化丁基橡胶CIIR和顺丁橡胶BR并用胶中的分散状态，请简要说明。
答：用DTA或DSC分别测定计算以下并用胶(控制并用胶比50:50，炭黑加50份)中BR的结晶度损失率，a炭黑只加在BR中，b炭黑只加在CIIR中，c先混合CIIR和BR后加入炭黑，d先加入炭黑后混合。
若各种加入方法中BR的结晶损失大致一样，则说明炭黑在BR/CIIR并用胶中发生两胶相之间的转移，符合炭黑有从饱和聚合物向高不饱和聚合物转移的特点。
7请选择适当的热分析方法，将下列各组中的两种聚合物鉴别出来，请做出简要说明。
（1）高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）；（2）聚氯乙烯（PVC）和聚丙烯（PP）；（3）顺式聚丁二烯和（4）丁二烯-苯乙烯无规共聚物（丁苯橡胶SBR）和丁二烯-苯乙烯-丁二烯三嵌段共聚物（热塑性弹性体SBS）。
答：（1）可以用DTA或者DSC法测定HDPE和LDPE的熔点作比较，HDPE比LDPE具有更高的熔点和结晶度。
（PA66>PA6）（2）可以用DTA或者DSC法测聚合物的Tg，其中Tg较大的是PVC【PP （0℃）， PVC（80℃）】。
（3）用DTA或者DSC法测聚合物的Tg，其中Tg较大的是反式聚丁二烯（4）用DTA或者DSC法测聚合物的Tg，其中有一个Tg的是无规共聚物，两个Tg的是嵌段共聚物（5）热稳定性顺序：PI>PTFE>HDPE>PMMA >PVC，在相同条件下用TG或者DTG测定，看谁较快失重。
8聚合物中常添加一些增塑剂改善材料的加工性能和耐寒性，使材料质地变软。
如PVC中常加入邻苯二甲酸二丁酯（DOP）作为增塑剂。
请运用热分析方法简要说明如何判断增塑剂的作用及如何定量分析出DOP在PVC中的含量。
答：使用DTA或者DSC法测定含有不同分量DOP的PVC的Tm和Tg，如果熔点降低，就表明结晶度降低，也就是材料的塑性增加。
Tg降低则说明材料的耐寒性增加。
使用TG在氮气环境下测定含有DOP的PVC，首先失重的就是DOP，从而得到DOP含量。
9高密度聚乙烯( HDPE) 和聚酰胺6(PA6) 是广泛使用的塑料材料, HDPE 价格低廉、质轻、成型性好、吸水率低；PA6 具有优异的力学性能、耐热性及良好的耐油性和耐溶剂性。
但是聚烯烃和尼龙共混体系属于极不相容共混体系，必须进行增容才有实用价值。
下图是以聚乙烯接枝马来酸酐( PE－g－MAH) 为增容剂,采用示差扫描量热分析法(DSC)对HDPE/ PA6 共混合金的增容作用进行的研究结果。
图1 和图2 分别是有无PE－g－MAH 体系和不同PE－g－MAH 用量HDPE/ PA6 共混体系的DSC 谱图,表1是相应DSC 数据表。
请根据图1－2及表1，分析PE－g －MAH对HDPE/ PA6 共混合金的增容作用。
图1 HDPE/ PA 共混体系DSC 谱图图2 不同增容剂用量的共混体系的DSC 谱图表1 HDPE和PA6 在HDPE/ PA6/ PE－g－MAH共混物中DSC数据表答：如图1和表1所示,对HDPE/PA共混体系,在无PE-g-MAH时,共混物中HDPE相、PA相的熔点与它们的均聚物熔点相同,基本没有发生变化,仍分别为138℃与228℃,但熔融热焓Hm有所提高,HDPE相由173.0 J/g变到197.8 J/g, PA 相由28.0 J/g到43.1 J/g。
当PE-g-MAH加入HDPE/PA共混体系后,熔点和熔融热焓都发生变化。
HDPE相的熔点Tm从其均聚物的138℃降至129℃,PA相的熔点从228℃降至218.5℃, HDPE相熔融热焓从173.0 J/g降低到117.5 J/g。
熔点降低,熔融热焓降低。
由图2可看出：随着PE-g-MAH用量的增加,共混组分HDPE相和PA相的峰间距离变化不大,但不同配方中相同组分的熔点均有所下降,PE-g-MAH较大用量时,熔点降低了9~10℃。
经验表明，当两种结晶性聚合物共混时,晶区存在相互作用，若两聚合物相容性好则结晶度降低，也就是熔点会降低。
因此，PE-g-MAH 能够增加HDPE相和PA6相之间的亲和性,使两相界面的相互作用增强,两者的相容性得以改善。
10下图为线性聚苯乙烯微球（PS microspheres）和以二苯甲烷双马来酰亚胺（BDM）为交联剂的交联聚苯乙烯微球（PS/BDM microspheres）的热重分析（TGA）曲线。
请简述该测试方法的基本原理，并解释从图中可得到两种聚合物微球的哪些性能特征。
由于交联聚苯乙烯微球中形成部分交联结构,当失重5 %时,其热稳定性由交联前的306℃上升为交联后的328℃;而失重50 %时热分解温度由交联前的390℃提高到交联后的413℃。
交联聚苯乙烯微球热分解温度提高了20℃左右,说明交联剂BDM的加入使其内部形成了交联网状结构,提高了交联聚合物微球的耐热性。
12纯PVC分别在200℃和420℃附近开始各有一个失重过程，对应的失重量分别为60%和40%。
现有一个碳酸钙含量为10wt%聚氯乙烯/碳酸钙复合材料样品，请划出其热重（TG）曲线和微商热重（DTG）曲线示意图（假设碳酸钙在测试温度范围内不发生分解），并作出简要说明。
答：200℃开始有一个失重过程，此过程后的质量保持率为90%×（1-0.6）+10%=46%420℃开始第二个失重过程，此过程后质量的保持率为最终碳酸钙的量，则TG和DTG图如下（自己画）13天然橡胶（NR）是使用量最大的橡胶品种，具有很好的弹性和强度，但因含有大量不饱和键而易于热氧老化。
因此NR配方中常加入防老剂D来抑制或延缓氧化反应，提高其热稳定性。
请说明如何应用TG来比较加与不加防老剂D的天然橡胶制品的热稳定性，并画出示意图（已知：纯天然橡胶的起始分解温度约为200℃，外推终止温度约为313℃，超过350℃后失重率为100%）。
答：在相同条件下，采用等速升温直到聚合物降解失重，测试两种不同NR 硫化胶（含防老剂 D 提纯品、不含防老剂D）的热失重，测出起始分解温度以及外推终止温度并比较。
若含防老剂D的温度均高于不含的，则说明防老剂D 对NR 的热氧稳定性有一定的改善作用。
NR 热失重示意图。