实验密度梯度管法测定聚合物的密度和结晶度
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。
研究聚合物结晶形态的主要方法
研究聚合物结晶形态的主要方法：电子显微镜法、偏光显微镜法、小角光散射法等，其中偏光显微镜法是常用的方法。
球晶中聚合物分子链的取向排列引起了光学的各向异性，在分子链轴平行于起偏器或检偏器的偏振面的位置将发生消光现象。
在球晶生长过程中晶片以径向发射状生长，导致分子链轴向方向总是与径向垂直，因此在显微镜的视场中有四个区域分子链轴的方向与起偏器或检偏器的偏振面平行，形成十字形消光图像。
所以在正交偏光显微镜下，球晶呈现特有的黑十字消光图案，有时在球晶的偏光显微镜照片上，还可以清晰地看到黑十字消光图像上重叠有一系列明暗相间的同心圆环，那是由于球晶中径向发射堆砌的条状晶片按一定周期规则地扭转的结果。
因此利用偏光显微镜可以观察出球晶的形态、大小等。
表征方法及原理（1）结晶度Wc的表征表示质量分率结晶度，下标c为结晶度，另一下国际应用化学联合会（IUPAC）1988粘推荐用W c，a标字母a代表用不同方法测得的质量分率结晶度，方法不同下标a将分别是其他字母。
①广角X射线衍射（WAXS）测聚合物结晶度W c，x用广角X射线衍射仪，对样品做出不同2θ角的衍射曲线，将衍射曲线的峰分解为结晶峰面积和非晶区（下标x代表X射线衍射方法）面积，结晶峰面积与总衍射面积之比，即为W c，x②密度测量法计算聚合物的结晶度W e，d在密度梯度管中配置自上而下密度连续变化的密度梯度液体，并用标准密度的玻璃小球标定密度梯度管不同位置高度的密度值，将待测聚合物样品投入标定后的密度梯度管中，测出聚合物样品的密度，其倒数即为聚合物样品的比容。
再用X射线衍射测得的该聚合物的晶胞参数，计算得到该聚合物“纯晶体“的比容；由膨胀计法测定不同温度下该聚合物熔体的密度，外推到聚合物样品测密度时温度下该聚合物非晶区的比容，按下式计算结晶度：（有时聚合物的，值可从专业手册中查到）③量热法计算聚合物的结晶度的Wc,h用示差扫描量热仪（DSC），测定聚合物样品的熔融热焓（熔融峰的面积）ΔH m，从手册中查找该聚合物100％结晶时的熔融热焓值ΔHm标准，则ΔH m标准也可采用下述方法求得，即用其他方法（如广角X光衍射法WAXD，密度法等）已测得结晶度的该类聚合物的不同样品，分别用DSC法测不同样品的熔融热焓，以测得的熔融焓ΔH m值对结晶度作图，外推到100％结晶度时的熔融热焓值即为ΔH m标准。
高分子科学实验讲义
项目1 PMMA的制备、测定及回收1.1 本体聚合制备有机玻璃及透光率测定一、实验目的1、本实验通过本体聚合MMA，掌握和了解有机玻璃的制造和操作技术；2、了解本体聚合技术的特点，并测定制品的透光率。
1、了解悬浮聚合的配方及各组分的作用；2、了解不同类型悬浮剂的分散机理，搅拌速度，搅拌器形状对悬浮聚合物粒径等的影响，并观察单体在聚合过程中演变。
1、学习一般高聚物热解聚的方法；2、了解高分子解聚反应；3、掌握有机原料的精制二、原理（1）本体聚合聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）具有优良的光学性能、密度小、机械性能、耐候性好。
在航空、光学仪器工业、电器工业、日用品等方面有广泛用途。
本体聚合除了适合于实验室研究，还适用于制造板材和型材，所用设备也较简单。
如单体聚合能力的初步测定、聚合动力学研究和竞聚率测定等。
其优点是产品纯净，尤其可以制得透明制品，其缺点是散热困难，易发生凝胶效应，工业上常采取分段聚合的方式。
MMA是含不饱和双键、结构不对称的分子，易发生聚合反应，其聚合热为56.5kJ/mol。
MMA在本体聚合中的突出特点是有“凝胶效应”，即在聚合过程中，当转化率达到10%～20%时，聚合速率突然加快，物料的粘度骤然上升，以致发生局部过热现象。
其原因是由于随着聚合反应的进行，物料的粘度增大，活性增长链移动困难，致使其相互碰撞而产生的链终止下降；相反，单体分子扩散作用不受影响，因此活性链与单体分子结合进行链增长的速率不变，总的结果是聚合总速率增加，以致发生爆发性聚合。
由于本体聚合没有稀释剂存在，聚合热的排散比较困难，“凝胶效应”放出大量反应热，使产品含有气泡影响其光学性能。
因此在生产中要通过严格控制聚合温度来控制聚合反应速率，以保证有机玻璃产品的质量。
预聚合有几个好处，一是缩短聚合反应的诱导期并使“凝胶效应”提前到来，以便在灌模前移出较多的聚合热，以利于保证产品质量；二是可以减少聚合时的体积收缩，因MMA由单体变成聚合体体积要缩小20%～22%，通过预聚合可使收缩率小于12%，另外浆液粘度大，可减小灌模的渗透损失。
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。
密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度
实验1 密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度高聚物的密度是高聚物的重要物理参数之一，它对于指导高聚物的合成、成型工艺以及探索结构与性能之间的关系等方面都是不可缺少的数据。
而对于结晶高聚物来说，结晶度反映了物质内部结构规则程度，影响着其许多物理、化学性能和应用性能，密度和结晶度之间有着密切的关系。
因此，测定高聚物的密度和结晶度，对研究其结构状态进而控制材料的性能有着很大的实用意义。
测定高聚物结晶度的方法很多，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、化学方法（水解法、甲酰化法、氘交换法）、密度法等等。
其中前几种方法都需要使用复杂的仪器设备，而密度法是从较容易测定的高聚物密度换算成结晶度，既简单易行，又较为准确。
凡是能测定出高聚物试样密度的方法都属于密度法。
本实验采用密度法中的一种方法 ── 密度梯度管法测定高聚物的结晶度。
一、实验目的1. 了解用密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度的基本原理和方法。
2. 学会用连续灌注法制备密度梯度管的技术及密度梯度管的标定方法。
3. 用密度梯度管测定结晶高聚物试样的密度，并计算其结晶度。
二、实验原理将两种密度不同且又能互溶的液体配制成一系列等差密度的混合液，并按照低密度液体（轻液）位于高密度液体（重液）之上的层次，把不同密度的混合液置于带有刻度的玻璃管中，由于液体分子的扩散作用，管中的液体密度将会从下到上呈连续的线性分布，这就是密度梯度管。
当把一个颗粒状试样放入密度梯度管中时，根据悬浮原理，试样会在与其密度相等的液位上悬浮不动。
配制密度梯度管所选用的轻液和重液种类不同时，密度梯度管的密度梯度范围就会不同。
在本实验后面的附表1-1中列出了一些常用的密度梯度管溶液体系。
高度图 1-1 密度梯度管的标定曲线将若干个已知其准确密度的标准玻璃小球放入密度梯度管中，读出各个小球在密度梯度管中的高度值，再以玻璃小球的密度值对小球的高度值作图，就可得到该密度梯度管的标定曲线。
高分子物理第二章习题及解答
第二章2.1聚合物的晶态和非晶态结构2.1.1内聚能密度例2－1 根据高聚物的分子结构和分子间作用能，定性地讨论表2-3中所列各高聚物的性能。
表2-3线形高聚物的内聚能密度高聚物内聚能密度兆焦/米3 卡/厘米3聚乙烯259 62聚异丁烯272 65天然橡胶280 67聚丁二烯276 66丁苯橡胶276 66聚苯乙烯305 73高聚物内聚能密度兆焦/米3 卡/厘米3聚甲基丙烯酸甲酯347 83聚醋酸乙烯酯368 88聚氯乙烯381 91聚对苯二甲酸乙二酯477 114尼龙66 774 185聚丙烯腈992 237解：（1）聚乙烯、聚异丁烯、天然橡胶、聚丁二烯和丁苯橡胶都有较好的柔顺性，它们适合于用作弹性体。
其中聚乙烯由于结构高度对称性，太易于结晶，从而实际上只能用作塑料，但从纯C－C单键的结构来说本来应当有很好的柔顺性，理应是个橡胶。
（2）聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯和聚氯乙烯的柔顺性适中，适合用作塑料。
（3）聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙66和聚丙烯腈的分子间作用力大，柔顺性较差，刚性和强度较大，宜作纤维。
可见一般规律是内聚能密度<70卡/厘米3的为橡胶；内聚能密度70～100的为塑料；>100的为纤维。
2.1.2 比容、密度、结晶度例2－2 由文献查得涤纶树脂的密度ρc=1.50×103kg·m-3，和ρa=1.335×103kg·m-3，内聚能ΔΕ=66.67kJ·mol-1(单元)．今有一块1.42×2.96×0.51×10-6m3的涤纶试样，重量为2.92×10-3kg，试由以上数据计算：(1)涤纶树脂试样的密度和结晶度；(2)涤纶树脂的内聚能密度．解(l) 密度结晶度或(2) 内聚能密度文献值CED＝476(J·cm-3)例2－3 试从等规聚丙烯结晶（α型）的晶胞参数出发，计算完全结晶聚丙烯的比容和密度。
高分子物理模拟题
高分子物理模拟题模拟题（一）一、选择题1.聚苯乙烯分子中可能呈现的构象是（）A）无规线团B）折叠链C）螺旋链2. 比较以下聚合物的流动性，哪个最好（）A）MI=0.1 B）MI＝1 C）MI＝103．当mark公式中a位以下何值时，高分子溶液处于θ状态（）A）a＝0.5 B）a=0.8 C）a＝24．以下哪个是θ溶剂（）A）X＝0.1 B）X＝0.5 C）X＝0.95．以下哪种材料的密度最大（）A）高压聚乙稀B）低压聚乙稀C）聚丙烯6．以下那种方法可以测定绝对相对分子质量（）A）VPO B）膜渗透C）GPC7．结晶度增加，以下哪种性能增加（）A）透明性B）抗张强度C）冲击强度8．WLF方程不能用于（）A）测黏度B）测结晶度C）测松弛时间9．球晶的制备应从（）A）稀溶液B）熔体C）高温高压下10．四元件模型用于模拟（）A）应力松弛B）蠕变C）内耗二、填空题1．线型高聚物在溶液中通常为（）构象，在晶区通常为（）或（）现象2．高聚物稀溶液冷却结晶生成（），熔体冷却结晶通常生成（）。
熔体在应力作用下冷却结晶常常形成（）。
3．测定高聚物M n、M w、Mη的方法分别有（）（）和（）。
测定高聚物相对分子质量分布的方法有（）和（）；其基本原理分别为（）和（）。
4．高聚物熔体一般属于（）流体，其特性是（）。
高聚物悬浮体系、高填充体系、PVC糊属于（）流体，其特征是（）。
5．对于聚乙稀自由旋转链，均方末端距与链长的关系是（）。
6．当温度T＝（）时，第二维里系数A2＝（），此时高分子溶液符合理想溶液性质。
7．测定PS重均相对分子质量采用的方法可以是（）。
8．均相成核生长成为三维球晶时，A VRAMI指数n为（）。
9．蠕变可以用（）模型来描述。
10．作橡胶、塑料、纤维使用的聚合物之间的主要区别是（）。
三、判断题1．下列聚合物分子链柔顺性的顺序是（）硅橡胶>聚异丁烯>聚甲基丙烯酸甲酯>聚二甲基苯基醚氧2．-{-CH2CH2-St-}-和-{-CH=CH-St-}-两种聚合物的分子链都含有苯环，所以刚性较好，在室温下都可以作为塑料使用（）3．不同聚合物分子链的均方末端距越短，表示分子链柔顺性越好（）4．甲基丙烯酸异丁酯的T g低于甲基丙烯酸正丁酯的（）5．高斯链的均方末端距远大于自由旋转链的均方末端距（）6．理想的柔性链运动单元为单键（）7．因为天然橡胶相对分子质量很大，加工困难，故加工前必须塑炼（）8．因为聚氯乙烯分子链柔顺性小于聚乙稀，所以聚氯乙烯塑料比聚乙稀塑料硬（）9．无规聚丙烯分子链中的－C－C－单键是可以内旋转的，通过单键内旋转可以把无规立构的聚丙烯转变为全同立构体，从而提高结晶度（）10．作为超音速飞机座舱的材料――有机玻璃，必须经过双轴去向，改善其力学性能（）四、简答题1. 聚氯乙烯用锌粉在二氧六环中回流处理，结果发现有86％左右的氯被脱除，产物中有环丙烷结构，而无C＝C结构，就此实验事实，说明聚氯乙烯链中单体的键接方式2．(1)由丙烯得到的全同立构聚丙烯有无旋光性?(2)假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高等规度?3．回答密度梯度管法测定聚合物结晶度实验中的以下几个问题：（1）如何选择轻液和重液？（2）如何保证梯度分布好并且稳定？（3）如何提高梯度管的灵敏度？（4）为什么试样要用轻液浸润？不浸润会有什么后果？（5）标准玻璃小球的密度是在20℃时标定的，能否在30℃时使用？4．有两种乙烯和丙烯的共聚物，其组成相同（均为65％乙烯和35％丙烯），但其中一种室温时是橡胶状的，一直到稳定降至约－70℃时才变硬，另一种室温时却是硬而韧又不透明的材料。
密度法测定聚合物结晶度
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。
高分子物理第二章习题及解答
第二章2.1聚合物的晶态和非晶态结构2.1.1内聚能密度例2－1 根据高聚物的分子结构和分子间作用能，定性地讨论表2-3中所列各高聚物的性能。
表2-3线形高聚物的内聚能密度高聚物内聚能密度兆焦/米3 卡/厘米3聚乙烯259 62聚异丁烯272 65天然橡胶280 67聚丁二烯276 66丁苯橡胶276 66聚苯乙烯305 73高聚物内聚能密度兆焦/米3 卡/厘米3聚甲基丙烯酸甲酯347 83聚醋酸乙烯酯368 88聚氯乙烯381 91聚对苯二甲酸乙二酯477 114尼龙66 774 185聚丙烯腈992 237解：（1）聚乙烯、聚异丁烯、天然橡胶、聚丁二烯和丁苯橡胶都有较好的柔顺性，它们适合于用作弹性体。
其中聚乙烯由于结构高度对称性，太易于结晶，从而实际上只能用作塑料，但从纯C－C单键的结构来说本来应当有很好的柔顺性，理应是个橡胶。
（2）聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯和聚氯乙烯的柔顺性适中，适合用作塑料。
（3）聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙66和聚丙烯腈的分子间作用力大，柔顺性较差，刚性和强度较大，宜作纤维。
可见一般规律是内聚能密度<70卡/厘米3的为橡胶；内聚能密度70～100的为塑料；>100的为纤维。
2.1.2 比容、密度、结晶度例2－2 由文献查得涤纶树脂的密度ρc=1.50×103kg·m-3，和ρa=1.335×103kg·m-3，内聚能ΔΕ=66.67kJ·mol-1(单元)．今有一块1.42×2.96×0.51×10-6m3的涤纶试样，重量为2.92×10-3kg，试由以上数据计算：(1)涤纶树脂试样的密度和结晶度；(2)涤纶树脂的内聚能密度．解(l) 密度结晶度或(2) 内聚能密度文献值CED＝476(J·cm-3)例2－3 试从等规聚丙烯结晶（α型）的晶胞参数出发，计算完全结晶聚丙烯的比容和密度。
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。
ASTM D 1505-03用密度梯度法测定塑料密度的试验方法
Designation:D 1505–03Standard Test Method forDensity of Plastics by the Density-Gradient Technique 1This standard is issued under the fixed designation D 1505;the number immediately following the designation indicates the year of original adoption or,in the case of revision,the year of last revision.A number in parentheses indicates the year of last reapproval.A superscript epsilon (e )indicates an editorial change since the last revision or reapproval.This standard has been approved for use by agencies of the Department of Defense.1.Scope*1.1This test method covers the determination of the density of solid plastics.1.2This test method is based on observing the level to which a test specimen sinks in a liquid column exhibiting a density gradient,in comparison with standards of known density.N OTE 1—The comparable ISO document is ISO 1183–2.There has not been any data generated to date comparing the results of the ISO method with this method.1.3The values stated in SI units are to be regarded as the standard.1.4This standard does not purport to address all of the safety concerns,if any,associated with its use.It is the responsibility of the user of this standard to establish appro-priate safety and health practices and determine the applica-bility of regulatory limitations prior to use.2.Referenced Documents 2.1ASTM Standards:2D 941Test Method for Density and Relative Density (Spe-cific Gravity)of Liquids by Lipkin Bicapillary Pycnometer D 2839Practice for Use of a Melt Index Strand for Deter-mining Density of PolyethyleneD 4703Practice for Compression Molding Thermoplastic Materials into Test Specimens,Plaques,or SheetsE 691Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method 2.2ISO Standard:ISO 1183-2Methods for Determining the Density and Rela-tive Density of Noncellular Plastics 33.Terminology 3.1Definition:3.1.1density of plastics —the weight per unit volume of material at 23°C,expressed as follows:D 23C ,g/cm 3(1)N OTE 2—Density is to be distinguished from specific gravity,which is the ratio of the weight of a given volume of the material to that of an equal volume of water at a stated temperature.4.Significance and Use4.1The density of a solid is a conveniently measurable property which is frequently useful as a means of following physical changes in a sample,as an indication of uniformity among samples,and a means of identification.4.2This test method is designed to yield results accurate to better than 0.05%.N OTE 3—Where accuracy of 0.05%or better is desired,the gradient tube shall be constructed so that vertical distances of 1mm shall represent density differences no greater than 0.0001g/cm.3The sensitivity of the column is then 0.0001g/cm 3·mm.Where less accuracy is needed,the gradient tube shall be constructed to any required sensitivity.5.Apparatus5.1Density-Gradient Tube —A suitable graduate with ground-glass stopper.45.2Constant-Temperature Bath —A means of controlling the temperature of the liquid in the tube at 2360.1°C.A thermostatted water jacket around the tube is a satisfactory and convenient method of achieving this.5.3Glass Floats —A number of calibrated glass floats cov-ering the density range to be studied and approximately evenly distributed throughout this range.5.4Pycnometer ,for use in determining the densities of the standard floats.5.5Liquids ,suitable for the preparation of a density gradi-ent (Table 1).N OTE 4—It is very important that none of the liquids used in the tube1This test method is under the jurisdiction of ASTM Committee D20on Plastic and is the direct responsibility of Subcommittee D20.70on Analytical Methods (Section D20.70.01).Current edition approved November 1,2003.Published January 2004.Originally approved in st previous edition approved in 1998as D 1505-98.2For referenced ASTM standards,visit the ASTM website,,or contact ASTM Customer Service at service@.For Annual Book of ASTM Standards volume information,refer to the standard’s Document Summary page on the ASTM website.3Available from American National Standards Institute (ANSI),25W.43rd St.,4th Floor,New York,NY 10036.4Tubes similar to those described in Refs (6)and (12)may also be used.1*A Summary of Changes section appears at the end of this standard.Copyright ©ASTM International,100Barr Harbor Drive,PO Box C700,West Conshohocken,PA 19428-2959,United States.exert a solvent or chemical effect upon the test specimens during the time of specimen immersion.5.6Hydrometers —A set of suitable hydrometers covering the range of densities to be measured.These hydrometers should have 0.001density graduations.5.7Analytical Balance ,with a sensitivity of 0.001g.5.8Siphon or Pipet Arrangement ,for filling the gradient tube.This piece of equipment should be constructed so that the rate of flow of liquid may be regulated to 1065mL/min.6.Test Specimen6.1The test specimen shall consist of a piece of the material under test.The piece may be cut to any shape convenient for easy identification,but should have dimensions that permit the most accurate position measurement of the center of volume of the suspended specimen (Note 5).Care should be taken in cutting specimens to avoid change in density resulting from compressive stress.N OTE 5—The equilibrium positions of film specimens in the thickness range from 0.025to 0.051mm (0.001to 0.002in.)may be affected by interfacial tension.If this affect is suspected,films not less than 0.127mm (0.005in.)in thickness should be tested.6.2The specimen shall be free of foreign matter and voids and shall have no cavities or surface characteristics that will cause entrapment of bubbles.7.Preparation of Density-Gradient Columns7.1Preparation of Standard Glass Floats 5—Prepare glass floats by any convenient method such that they are fully annealed,approximately spherical,have a maximum diameter less than one fourth the inside diameter of the column,and do not interfere with the test specimens.Prepare a solution (400to 600mL)of the liquids to be used in the gradient tube such that the density of the solution is approximately equal to the desired lowest density.When the floats are at room temperature,drop them gently into the solution.Save the floats that sink very slowly,and discard those that sink very fast,or save them for another tube.If necessary to obtain a suitable range of floats,grind selected floats to the desired density by rubbing the head part of the float on a glass plate on which is spread a thin slurry of 400or 500-mesh silicon carbide (Carborundum)or otherappropriate abrasive.Progress may be followed by dropping the float in the test solution at intervals and noting its change in rate of sinking.7.2Calibration of Standard Glass Floats (see Appendix X1):7.2.1Place a tall cylinder in the constant-temperature bath maintained at 2360.1°C.Then fill the cylinder about two thirds full with a solution of two suitable liquids selected from Table 1,the density of which can be varied over the desired range by the addition of either liquid to the mixture.After the cylinder and solution have attained temperature equilibrium,place the float in the solution,and if it sinks,add the denser liquid by suitable means with good stirring until the float reverses direction of movement.If the float rises,add the less dense liquid by suitable means with good stirring until the float reverses direction of movement.7.2.2When reversal of movement has been observed,re-duce the amount of the liquid additions to that equivalent to 0.0001-g/cm 3density.When an addition equivalent to 0.0001-g/cm 3density causes a reversal of movement,or when the float remains completely stationary for at least 15min,the float and liquid are in satisfactory balance.The cylinder must be covered whenever it is being observed for balance,and the liquid surface must be below the surface of the liquid in the constant-temperature bath.After vigorous stirring,the liquid may continue to move for a considerable length of time;make sure that the observed movement of the float is not due to liquid motion by waiting at least 15min after stirring has stopped before observing the float.7.2.3When balance has been obtained,fill a freshly cleaned and dried pycnometer with the solution and place it in the 2360.1°C bath for sufficient time to allow temperature equilib-rium of the glass.Determine the density of the solution by normal methods (Test Method D 941)and make “in vacuo”corrections for all weighings.Record this as the density of the float.Repeat the procedure for each float.7.3Gradient Tube Preparation (see appendix for details):7.3.1Method A —Stepwise addition.7.3.2Method B —Continuous filling (liquid entering gradi-ent tube becomes progressively less dense).7.3.3Method C —Continuous filling (liquid entering gradi-ent tube becomes progressively more dense).8.Conditioning8.1Test specimens whose change in density on conditioning may be greater than the accuracy required of the density determination shall be conditioned before testing in accordance with the method listed in the applicable ASTM material specification.9.Procedure9.1Wet three representative test specimens with the less dense of the two liquids used in the tube and gently place them in the tube.Allow the tube and specimens to reach equilibrium,which will require 10min or more.Thin films of 1to 2mils in thickness require approximately 11⁄2h to settle,and rechecking after several hours is advisable (Note 4).9.2Read the height of each float and each specimen by a line through the individual center of volume and averaging the5Glass floats may be purchased from American Density Materials,3826Springhill Rd.Staunton,V A 24401,Ph:(540)887-1217.TABLE 1Liquid Systems for Density-Gradient TubesSystemDensity Range,g/cm 3Methanol-benzyl alcohol 0.80to 0.92Isopropanol-water0.79to 1.00Isopropanol-diethylene glycol 0.79to 1.11Ethanol-carbon tetrachloride 0.79to 1.59Toluene-carbon tetrachloride 0.87to 1.59Water-sodium bromide 1.00to 1.41Water-calcium nitrate1.00to 1.60Carbon tetrachloride-trimethylene dibromide 1.60to 1.99Trimethylene dibromide-ethylene bromide 1.99to2.18Ethylene bromide-bromoform2.18to2.89three values.When a cathetometer is used,measure the height of thefloats and specimens from an arbitrary level using a line through their center of volume.If equilibrium is not obtained, the specimen may be imbibing the liquid.9.3Old samples can be removed without destroying the gradient by slowly withdrawing a wire screen basket attached to a long wire(Note6).This can be conveniently done by means of a clock motor.Withdraw the basket from the bottom of the tube and,after cleaning,return it to the bottom of the tube.It is essential that this procedure be performed at a slow enough rate(approximately30min/300-mm length of column) so that the density gradient is not disturbed.N OTE6—Whenever it is observed that air bubbles are collecting on samples in the column,a vacuum applied to the column will correct this.10.Calculation10.1The densities of the samples may be determined graphically or by calculation from the levels to which the samples settle by either of the following methods:10.1.1Graphical Calculation—Plotfloat position versus float density on a chart large enough to be read accurately to 61mm and the desired precision of density.Plot the positions of the unknown specimens on the chart and read their corre-sponding densities.10.1.2Numerical Calculation—Calculate the density by interpolation as follows:Density at x5a1[~x2y!~b2a!/~z2y!#(2) where:a and b=densities of the two standardfloats,y and z=distances of the two standards,a and b,respec-tively,bracketing the unknown measured froman arbitrary level,andx=distance of unknown above the same arbitrary level.11.Report11.1Report the following information:11.1.1Density reported as D23C,in grams per cubic centimetre,as the average for three representative test speci-mens,11.1.2Number of specimens tested if different than three, 11.1.3Sensitivity of density gradient in grams per cubic centimetre per millimetre,11.1.4Complete identification of the material tested,and 11.1.5Date of the test.12.Precision and Bias612.1Specimens Molded in One Laboratory and Tested in Several Laboratories—An interlaboratory test was run in1981 in which randomized density plaques were supplied to22 laboratories.Four polyethylene samples of nominal densities of0.92to0.96g/cm3were molded in one laboratory.The data were analyzed using Practice E691,and the results are given in Table2.12.2Specimens Molded and Tested in Several Laboratories: 12.2.1Samples Prepared Using Practice D4703in Each Laboratory—Table3is based on a round robin9conducted in 1994in accordance with Practice E691,involving seven materials tested by7to11laboratories.For each material,all of the samples were prepared by each laboratory,molded in accordance with Procedure C of Annex A1of Practice D4703, and tested using this test method.The data are for comparison with the data of the same samples tested by Practice D2839. Each test result is an individual determination.Each laboratory obtained six test results for each material.12.2.2Samples Prepared Using Practice D2839in Each Laboratory—Table4is based on a round robin9conducted in 1994in accordance with Practice E691,involving seven materials tested by10to15laboratories.For each material,all of the samples were prepared by each laboratory in accordance with Practice D2839.Each test result is an individual deter-mination.Each laboratory obtained six test results for each material.12.3Concept of r and R—Warning—The following expla-nations of r and R(12.3-12.3.3)are only intended to present a meaningful way of considering the approximate precision of this test method.The data in Table1should not be rigorously applied to acceptance or rejection of material,as those data are specific to the round robin and may not be representative of other lots,conditions,materials,or ers of this test method should apply the principles outlined in Practice E691to generate data specific to their laboratory and materi-als,or between specific laboratories.The principles of12.3-12.3.3would then be valid for each data.If S r and S R have been calculated from a large enough body of data,and for test results that were averages from testing one specimen:12.3.1Repeatability Limit,r(Comparing two test results for the same material,obtained by the same operator using the 6Supporting data are available from ASTM Headquarters.Request RR:D20-1123.TABLE2Precision Data Summary—Polyethylene DensityMaterial Average Density,g/cm3S r A S R B r C R D10.91960.000290.001060.000820.004520.93190.000120.000800.000340.002330.95270.000330.001160.000930.003340.96230.000620.001140.001800.0033A Sr=within-laboratory standard deviation for the indicated material.It is obtained by pooling the within-laboratory standard deviations of the test results from all of the participating laboratories.B SR =between-laboratories reproducibility,expressed as standard deviation,for the indicated material.C r=within-laboratory repeatability limit=2.8Sr .D R=between-laboratories reproducibility limit=2.8SR.same equipment on the same day)—The two test results should be judged not equivalent if they differ by more than the r value for that material.12.3.2Reproducibility Limit,R (Comparing two test results for the same material,obtained by different operators using different equipment in different laboratories)—The two test results should be judged not equivalent if they differ by more than the R value for that material.12.3.3Any judgment in accordance with 12.2.1or 12.2.2would have an approximate 95%(0.95)probability of being correct.12.3.4Bias —There are no recognized standards by which to estimate the bias of this test method.13.Keywords13.1density;film;gradient;plaque;polyolefins;polyeth-ylene;polypropylene;preparationAPPENDIXES(Nonmandatory Information)X1.FLOAT CALIBRATION—ALTERNATIVE TEST METHODX1.1This test method of float calibration has been found by one laboratory to save time and give the same accuracy as the standard test method.Its reliability has not been demon-strated by round-robin data.X1.1.1Prepare a homogeneous solution whose density is fairly close to that of the float in question.X1.1.2Fill a graduate about 3⁄4full with the solution,drop in the float,stopper,and place in a thermostatted water bath near 23°C.Fill a tared two-arm pycnometer (Test Method D 941,or equivalent)with the solution.Place the pycnometer in the bath.X1.1.3Vary the bath temperature until the solution density is very near to that of the float.(If the float was initially on the bottom of the graduate,lower the bath temperature until the float rises;if the float floated initially,raise the bath tempera-ture until the float sinks to the bottom.)X1.1.4Change the bath temperature in the appropriate direction in increments corresponding to solution density increments of about 0.0001g/cm 3until the float reverses direction of movement as a result of the last change.This must be done slowly (at least 15-min intervals between incremental changes on the temperature controller).Read the volume of liquid in the pycnometer.X1.1.5Change the bath temperature in increments in the opposite direction,as above,until a change in the float position again occurs.Read the volume of liquid in the pycnometer.N OTE X1.1—The float should rise off the bottom of its own volition.As a precaution against surface tension effects when the float is floating,the float should be pushed about halfway down in the liquid column and then observed as to whether it rises or falls.For this purpose,a length of Nichrome wire,with a small loop on the lower end and an inch or so of length extending above the liquid surface,is kept within the graduate throughout the course of the run.To push a floating float down,the cylinder is unstoppered and the upper wire end grasped with tweezers for the manipulations.The cylinder is then quickly restoppered.X1.1.6Remove the pycnometer from the bath,dry the outside,and set aside until the temperature reaches ambient temperature.Weigh and calculate the “in vacuo”mass of solution to ing the average of the two observed solution volumes,calculate the density of the solution to 0.0001g/cm 3.This solution density is also the float density.X1.1.7The pycnometer used should be calibrated for vol-ume from the 23°C calibration,although the reading is taken at a different temperature.The alternative test method is based on a number of unsupported assumptions but generally gives the same results as that described in 7.2within the accuracyTABLE 3Precision Data—Density,g/cm 3Material Number ofLaboratoriesDensity,g/cm 3S r A S R B r C R DB 70.91390.000290.000880.000810.00245F 80.91770.000180.000790.000510.00221G 80.92200.000280.000710.000780.00197A 110.93560.000360.001050.001000.00294E 110.95280.000460.001180.001290.00331C 100.96190.001000.001000.001030.00281D90.96330.000360.001370.001010.00384AS r =within-laboratory standard deviation for the indicated material.It is obtained by pooling the within-laboratory standard deviations of the test results from all of the participating laboratories.BS R =between-laboratories reproducibility,expressed as standard deviation,for the indicated material.Cr =within-laboratory repeatability limit =2.8S r .DR =between-laboratories reproducibility limit =2.8S R .TABLE 4Density,g/cm 3,Samples Prepared in Accordance WithPractice D 2839MaterialNumber ofLaboratoriesDensity,g/cm 3S r A S R B r C R D B 100.91390.000260.000780.000720.00219F 120.91790.000200.000780.000550.00220G 130.92220.000300.000730.000850.00206A 150.93570.000410.000800.001150.00225E 140.95300.000390.000920.001090.00258C 110.96150.000300.000730.000850.00206D100.96260.000530.001090.001480.00305AS r =within-laboratory standard deviation for the indicated material.It is obtained by pooling the within-laboratory standard deviations of the test results from all of the participating laboratories.BS R =between-laboratories reproducibility,expressed as standard deviation,for the indicated material.Cr =within-laboratory repeatability limit =2.8S r .DR =between-laboratories reproducibility limit =2.8S R.required.In case of disagreement,the method described in7.2shall be the referee method.X2.GRADIENT TUBE PREPARATIONX2.1Method A—Stepwise Addition:X2.1.1Using the two liquids that will give the desireddensity range,and sensitivity(S)in grams per cubic centimetreper millimetre,prepare four or more solutions such that eachdiffers from the next heavier by80S g/cm3.The number ofsolutions will depend upon the desired density range of thecolumn and shall be determined as follows:Numbers of solutions to prepare density2gradient(X2.1)column~Note X2.1!5~11D22D1!/80S(X2.1)where:D2=upper limit of density range desired,D1=lower limit of density range desired,andS=sensitivity,in grams per cubic centimetre per milli-metre.N OTE X2.1—Correct the value of(1+D2−D1)/80S to the nearestwhole number.To prepare these solutions,proceed as follows:Using the hydrometers,mix the two liquids in the proportions necessary to obtain the desired solutions.Remove the dissolved air from the solutions by gentle heating or an applied vacuum.Then check the density of the solutions at2360.1°C by means of the hydrometers and,if necessary,add the appropriate air-free liquid until the desired density is obtained.N OTE X2.2—Where aqueous mixtures are used,0.5%aqueous sodium acetate should be used to prepare the mixture.This reduces the formation of bubbles from dissolution.N OTE X2.3—In order to obtain a linear gradient in the tube,it is very important that the solutions be homogeneous and at the same temperature when their densities are determined.It is also important that the density difference between the solutions consecutively introduced into the tube be equal.X2.1.2By means of a siphon or pipet,fill the gradient tube with an equal volume of each liquid starting with the heaviest, taking appropriate measures to prevent air from being dis-solved in the liquid.After the addition of the heaviest liquid, very carefully and slowly pour an equal volume of the second heaviest liquid down the side of the column by holding the siphon or pipet against the side of the tube at a slight angle. Avoid excess agitation and turbulence.In this manner,the “building”of the tube shall be completed.N OTE X2.4—Density gradients may also be prepared by reversing the procedure described in X2.1.1and X2.1.2.When this procedure is used, the lightest solution is placed in the tube and the next lightest solution is very carefully and slowly“placed”in the bottom of the tube by means of a pipet or siphon which just touches the bottom of the tube.In this manner the“building”of the tube shall be completed.X2.1.3If the tube is not already in a constant-temperature bath,transfer the tube,with as little agitation as possible,to the constant-temperature bath maintained at2360.1°C.The bath level should approximately equal that of the solution in the tube,and provision should be made for vibrationless mounting of the tube.X2.1.4For every254mm of length of tube,dip a minimum offive clean calibratedfloats,spanning the effective range of the column,into the less dense solvent used in the preparation of the gradient tube and add them to the tube.By means of a stirrer(for example,a small coiled wire or other appropriate stirring device)mix the different layers of the tube gently by stirring horizontally until the least dense and most densefloats span the required range of the gradient tube.If,at this time,it is observed that thefloats are“bunched”together and not spread out evenly in the tube,discard the solution and repeat the procedure.Then cap the tube and keep it in the constant-temperature bath for a minimum of24h.X2.1.5At the end of this time,plot the density offloats versus the height offloats to observe whether or not a fairly smooth and nearly linear curve is obtained.Some small irregularities may be seen,but they should be slight.Whenever an irregular curve is obtained,the solution in the tube shall be discarded and a new gradient prepared.N OTE X2.5—Gradient systems may remain stable for several months. X2.2Method B—Continuous Filling with Liquid Entering Gradient Tube Becoming Progressively Less Dense:X2.2.1Assemble the apparatus as shown in Fig.X2.1,using beakers of the same diameter.Then select an appropriate amount of two suitable liquids which previously have been carefully deaerated by gentle heating or an applied vacuum. Typical liquid systems for density-gradient tubes are listed in Table1.The volume of the more dense liquid used in the mixer (Beaker B shown in Fig.X2.1)must be equal to at least one half of the total volume desired in the gradient tube.An FIG.X2.1Apparatus for Gradient TubePreparationestimate of the volume of the less dense liquid required in Beaker A to establishflow from A to B can be obtained from the following inequality:V A.d B V B/d A(X2.2) where:V A=starting liquid volume in Beaker A,V B=starting liquid volume in Beaker B,d A=density of the starting liquid in Beaker A,andd B=density of the starting liquid in Beaker B.A small excess(not exceeding5%)over the amount indicated by the preceding equality will induce the required flow from A toB and yield a very nearly linear gradient column.X2.2.2Place an appropriate volume of the denser liquid into Beaker B of suitable size.Prime the siphon between Beaker B and the gradient tube with liquid from Beaker B and then close the stopcock.The delivery end of this siphon should be equipped with a capillary tip forflow control.N OTE X2.6—Techniques acceptable for transfer of liquid into the gradient tube are siphon/gravity,vacuum-filling,use of a peristatic pump, or any other technique useful to transfer liquids in a controlled manner.It is important to control theflow in order to maintain a desirable gradient. X2.2.3Place an appropriate volume of the less dense liquid into Beaker A.Prime the siphon between Beakers A and B with the liquid from Beaker A and close the stopcock.Start the highspeed,propeller-type stirrer in Beaker B and adjust the speed of stirring such that the surface of the liquid does not fluctuate greatly.X2.2.4Start the delivery of the liquid to the gradient tube by opening the necessary siphon-tube stopcocks simultaneously. Adjust theflow of liquid into the gradient tube at a very slow rate,permitting the liquid toflow down the side of the tube.Fill the tube to the desired level.N OTE X2.7—Preparation of a suitable gradient tube may require1to 11⁄2h or longer,depending upon the volume required in the gradient tube. X2.3Method C—Continuous Filling with Liquid Entering Gradient Tube Becoming Progressively More Dense:X2.3.1This method is essentially the same as Method B with the following exceptions:X2.3.2The lighter of the two liquids is placed in Beaker B. X2.3.3The liquid introduced into the gradient column is introduced at the bottom of the column.Thefirst liquid introduced is the lighter end of the gradient and is constantly pushed up in the tube as the liquid being introduced becomes progressively heavier.X2.3.4The liquid from Beaker A must be introduced into Beaker B by directflow from the bottom of Beaker A to the bottom of Beaker B,rather than being siphoned over as it is in Method B.Filling the tube by this method may be done more rapidly than by Methods A or B.The stopcock between Containers A and B should be of equal or larger bore than the outlet stopcock.A schematic drawing of the apparatus for Method C is shown in Fig.X2.2.REFERENCES (1)Linderstrøm-Lang,K.,“Dilatometric Ultra-Micro-Estimation of Pep-tidase Activity,”Nature,NATRA,V ol139,1937,p.713.(2)Linderstrøm-Lang,K.,and Lanz,H.,“Enzymic Histochemistry XXIXDilatometric Micro-Determination of Peptidase Activity,”Comptesrendus des gravaus de laboratorie Carlsberg,Serie Chimique,V ol21,1938,p.315.(3)Linderstrøm-Lang,K.,Jacobsen,O.,and Johansen,G.,“Measurementof the Deuterium Content in Mixtures of H2O and D2O,”ibid.,V ol23,1938,p.17.(4)Jacobsen,C.F.,and Linderstrøm-Lang,K.,“Method for Rapid Deter-mination of Specific Gravity,”Acta Physiologica Scandinavica,AP-SCA,V ol1,1940,p.149.(5)Boyer,R.F.,Spencer,R.S.,and Wiley,R.M.,“Use of Density-Gradient Tube in the Study of High Polymers,”Journal of Polymer Science,JPSCA,V ol1,1946,p.249.(6)Anfinsen,C.,“Preparation and Measurement of Isotopic Tracers:ASymposium Prepared for the Isotope Research Group,”Edwards,J.W.,Publishers,Ann Arbor,MI,1946,p.61.(7)Tessler,S.,Woodberry,N.T.,and Mark,H.,“Application of theDensity-Gradient Tube in Fiber Research,”Journal of Polymer Sci-ence,JPSCA,V ol1,1946,p.437.(8)Low,B.W.,and Richards,F.M.,“The Use of the Gradient Tube forthe Determination of Crystal Densities,”Journal of the American Chemical Society,JACSA,V ol74,1952,p.1660.(9)Sperati,C.A.,Franta,W.A.,and Starkweather,H.W.,Jr.,“TheMolecular Structure of Polyethylene V,the Effect of Chain Branching and Molecular Weight on Physical Properties,”Journal of the Ameri-can Chemical Society,JACSA,V ol75,1953,p.6127.(10)Tung,L.H.,and Taylor,W.C.,“An Improved Method of PreparingDensity Gradient Tubes,”Journal of Polymer Science,JPSCA,V ol 21,1956,p.144.(11)Mills,J.M.,“A Rapid Method of Construction Linear DensityGradient Columns,”Journal of Polymer Science,V ol19,1956,p.585.(12)Wiley,R.E.,“Setting Up a Density Gradient Laboratory,”PlasticsTechnology,PLTEA,V ol8,No.3,1962,p.31.FIG.X2.2Apparatus for Gradient TubePreparation。
密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度
实验1 密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度高聚物的密度是高聚物的重要物理参数之一，它对于指导高聚物的合成、成型工艺以及探索结构与性能之间的关系等方面都是不可缺少的数据。
而对于结晶高聚物来说，结晶度反映了物质内部结构规则程度，影响着其许多物理、化学性能和应用性能，密度和结晶度之间有着密切的关系。
因此，测定高聚物的密度和结晶度，对研究其结构状态进而控制材料的性能有着很大的实用意义。
测定高聚物结晶度的方法很多，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、化学方法（水解法、甲酰化法、氘交换法）、密度法等等。
其中前几种方法都需要使用复杂的仪器设备，而密度法是从较容易测定的高聚物密度换算成结晶度，既简单易行，又较为准确。
凡是能测定出高聚物试样密度的方法都属于密度法。
本实验采用密度法中的一种方法 ── 密度梯度管法测定高聚物的结晶度。
一、实验目的1. 了解用密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度的基本原理和方法。
2. 学会用连续灌注法制备密度梯度管的技术及密度梯度管的标定方法。
3. 用密度梯度管测定结晶高聚物试样的密度，并计算其结晶度。
二、实验原理将两种密度不同且又能互溶的液体配制成一系列等差密度的混合液，并按照低密度液体（轻液）位于高密度液体（重液）之上的层次，把不同密度的混合液置于带有刻度的玻璃管中，由于液体分子的扩散作用，管中的液体密度将会从下到上呈连续的线性分布，这就是密度梯度管。
当把一个颗粒状试样放入密度梯度管中时，根据悬浮原理，试样会在与其密度相等的液位上悬浮不动。
配制密度梯度管所选用的轻液和重液种类不同时，密度梯度管的密度梯度范围就会不同。
在本实验后面的附表1-1中列出了一些常用的密度梯度管溶液体系。
高度图 1-1 密度梯度管的标定曲线将若干个已知其准确密度的标准玻璃小球放入密度梯度管中，读出各个小球在密度梯度管中的高度值，再以玻璃小球的密度值对小球的高度值作图，就可得到该密度梯度管的标定曲线。
高分子物理实验思考题@中科大
1．为什么在计算机模拟实验1（用“分子模拟”软件构建全同立构聚丙烯分子、聚乙烯分子并计算它们末端的直线距离）中我们一再把第一个碳原子到最后一个碳原子的距离叫做末端距离，而不称通常所说的根均方末端距？2．你对计算机在高分子科学中的应用有多少了解？3．在考虑高分子链内旋转空间位阻时，高分子链的尺寸如何变化？4．在“二维高分子链形态的计算机模拟”实验中采用的是改进后的四位置模型，与原四位置模型相比，改进的四位置模型有哪些优点？5．描述一个在良溶剂中的高分子链形态要用哪种模型？而θ溶剂中的高分子链形态又有何特征？需用哪种模型描述？6．影响高分子链形态的因素有哪些？结合本课程相关实验结果和所学高分子物理知识进行讨论。
7．在“密度梯度管法测定聚合物的密度和结晶度”实验中，如何选择重液和轻液密度，重液和轻液密度差的大小对密度梯度曲线有何影响？8．如何由密度计算聚合物的结晶度？9．你还知道哪些测定聚合物结晶度的方法？为什么不同测定方法测得的聚合物结晶度不能相互比较？10．聚合物结晶有何特点？形态特征如何？结晶温度对球晶形态有何影响？11．解释正交偏光系统下聚合物球晶的黑十字消光现象。
12．与光学显微镜相比较，用小角激光光散射法研究晶态聚合物的球晶结构有什么优点？13．你还知道哪些小角激光光散射法在固体聚合物研究中的应用？14．油浸法测定合成纤维的双折射反映的是什么尺寸范围内的取向？15．你还知道哪些测定聚合物取向的方法，它们各自代表什么尺寸范围内的取向？16．为什么用不同方法测得的玻璃化温度是不能相互比较的？17．为什么说膨胀计法是测定聚合物玻璃化温度的经典方法，任何其它的测定结果都要来与膨胀计法的结果相比较？18．你还知道哪些测定聚合物玻璃化温度的实验方法，它们各自的优缺点是什么？19．聚合物的形变－温度曲线与其分子运动有什么联系? 不同分子结构和不同聚集态结构的聚合物应有什么样的形变－温度曲线?20．聚合物的形变－温度曲线对聚合物的加工和应用有何实际意义?21． 为什么由形变－温度曲线测得的T B g B 和T B f B 值只是一个相对参考值? T B g B 和 T B f B值受哪些实验因素的影响?有何影响?22．在实测形变－温度曲线时，刚开始不久曲线会出现有一个平坦的下凹，为什么？ 23． 在作环氧树脂固化时，当达到该温度下平衡扭矩后，如果再增加温度，扭矩又有所增大，但如果作不饱和聚酯的固化时，在增加温度就没有扭矩继续增大的现象，这是为什么？ 24．动态扭振法与其它动态力学方法（如动态扭辨法或动态振簧法）相比各有什么优缺点？ 25．为什么在粘弹谱仪测定聚合物的动态力学性能时要在聚合物试样上施加予应力？ 26．你对另外两个在实验室中常用的动态力学实验（扭摆和扭辫、振簧）有多少了解？ 27． 动态振簧法的频率范围一般是20 Hz 到1000 Hz ，为了使动态振簧法测得的玻璃化转变温度更接近于由膨胀计测得的值，曾设法扩展动态振簧法的频率范围的下限，对此你有什么看法?28． 拉伸实验既有形状的改变又有体积的变化，所以从物理的观点来看，它不是一个基本的形变类型，但却在实践中大量应用拉伸实验，为什么？29．你对聚合物材料拉伸时特有的应变软化现象是如何理解的？ 30．什么是聚合物的屈服现象？典型的聚合物应力-应变曲线有几类？ 31．影响拉伸试验的因素有哪些？ 32．“银纹”实验中，制样过程中为何要将样品的两边磨平？ 33．银纹主要出现在样品的哪些区域？为什么？ 34．为什么说银纹是聚合物特有的现象，它与聚合物材料的断裂有什么关系？ 35．测定聚合物表面电阻系数时，保护电极起什么作用？ 36．聚合物电介质的电阻系数温度依赖性与金属的有何不同？为什么？ 37．近年来已经发现聚合物还可能是半导体、导体甚至超导体，你对此有多少了解？ 38．溶胀法测定交联聚合物的交联度有什么优点和局限性？ 39．样品交联度过高或过低对结果有何影响？为什么？ 40． 从高分子结构和分子运动角度讨论线形聚合物、交联聚合物在溶剂中的溶胀情况有何区别？41．从手册上查Mark-Houwink 经验式[]a KM η=中K 、a 值时要注意什么? 42．能否先测纯溶剂的流出时间再测溶液的流出时间？如果这样做，对实验结果有何影响？43．配制高分子溶液时，选择多大浓度较为适宜？44．你对测定聚合物分子量的其它方法有多少了解？45．用乌氏粘度计测定高分子稀溶液粘度时在什么情况下需要校正？如何校正？46．从高分子溶液的相对粘度对浓度作图进一步理解在纯溶剂流出时间比较短时进行动能校正的必要性。
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。
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)。
北服纤维材料学专业实验指导06密度梯度法测定纤维密度
实验六 密度梯度法测定纤维密度一、实验目的密度是纤维的一个重要物理参数，是纤维内在结构特点的一种表征。
测定纤维的密度不但可以了解纤维的基本物理性能，而且可作为研究纤维的某些超分子结构和形态结构的一种有效手段。
测定纤维密度还能鉴别纤维品种，定量分析二元混纺纱线和织物中某一纤维含量和混合均匀度，计算中空纤维的中空度和复合纤维的复合比等。
因此对纤维密度的研究具有较大的理论意义和实际意义。
通过本实验应达到以下目的：1. 掌握密度梯度法测定纤维密度和结晶度的基本原理；2. 学会连续注入法制备密度梯度管及用精密比重小球法标定密度梯度管的技术；3. 利用密度梯度法测定纤维的密度并计算纤维的结晶度。
二、实验原理测定纤维密度的方法很多，密度梯度法由于具有设备简单、操作容易、应用灵活、准确快速的特点，并且可对一定密度范围内不同密度的试样进行同时测定，因而得到了广泛的应用，尤其是对于密度相差较小的试样更是一种有效的高灵敏度的测定方法。
密度梯度法是利用悬浮原理测定固体密度的一种方法。
将两种密度不同而又能相互混合的液体在玻璃器皿中进行适当混合后注入玻璃管（密度梯度管）中，使混合的液体自上部至下部的密度逐渐变大且连续分布形成梯度。
管中混合液体形成密度梯度的原因是由于扩散速度与沉降速度相等时分散体系达到了平衡。
密度梯度管配置后须进行标定，作出密度高度关系曲线（如图6–1）。
然后向管中投入被测试样，根据悬浮原理，试样在液柱中静止时，此平衡位置的液层密度恰等于试样密度。
因此只要测出管中试样的体积中心高度，就可以从标准曲线上求出被测试样的密度值。
三、仪器与试剂1.仪器 水浴恒温槽（长方形或圆形均可，高度与梯度管高度相当）；恒温装置；晶体管继电器；导电表（0～50℃）；电动搅拌器；电热棒；精密温度计（0～50℃）；磨口塞玻璃管（梯度管）；磁力搅拌器；平底三角烧瓶及两通管；玻璃毛细管（孔径0.1cm ）；精密比重小球（标准玻璃小球）；低温电吹风机，电动离心机（转速2000r/min ）。
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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：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 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：式中V C 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;V a 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 v a 的数值。
根据（2 ）式，样品的结晶度可按下式计算：v -V ;蔦由于高分子结构的不均一性, 非晶相共存的两相结构，结晶度品区重量xlOO% 化二晶区重量+非晶区重量在结晶聚合物中（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(1)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f w 有如下关系:f w二100^—- 100% ----------------- （3）V c -V a 「九1比容为密度的倒数，即V =丄。
这里P为被测聚合物完全结晶（即100%结晶）时的密度，p为无定形时P的密度，从测得聚合物试样的密度P可算出结晶度f w。
将两种密度不同，又能互相混溶的液体置于管筒状玻璃容器中，高密度液体在下，低密度液体轻轻沿壁倒入，由于液体分子的扩散作用，使两种液体界面被适当地混合，达到扩散平衡，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，俗称密度梯度管。
将已知准确密度的玻璃小球投入管中，标定液柱密度的分布，以小球密度对其在液柱中的高度作图，得一曲线（图8-1）,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祥的密度。
三、仪器与试剂：带磨口塞玻璃密度梯度管、恒温槽、测高仪、标准玻璃小球一组、密度计、磁力搅拌器。
水、工业乙醇、聚乙烯、聚丙烯（小粒样品）。
四、实验步骤:1密度梯度管的制备根据欲测试样密度的大小和范围，确定梯度管测量范围的上限和下限，然后选择两种合适的液体，使 轻液的密度等于上限，重液的密度等于下限。
同时应该注意到，如选用的两学号：种液体密度值相差大， 所配制成的梯度管的密度梯度范围就大，密度随高度的变化率较大，因而在同样高度管中其精确度就低。
选择好液体体系是很重要的，常用的典型体系如表 7-1所示。
选择密度梯度管的液体，除满足所需密度范围外还要求：①不被试样吸收，不与试样起任何物理、化 学反应；②两种液体能以任何比例相互混合；③两种液体混合时不发生化学作用；④具有低的粘度和挥发 性。
本实验测定聚乙烯和聚丙烯的密度，样品能吸湿，选用水 -工业乙醇体系。
密度梯度管的配制方法简单，一般有三种方法：（1）两段扩散法。
先把重液倒入梯度管的下半段（为总液体量的一半） ，再把轻液非常缓慢地沿管壁倒入管内的上半段，两段液体间应有清晰的界面。
切勿使液体冲流造成过度的混合。
导致非自行扩散而影响密 度梯度的形成。
然后用一根长的搅拌棒轻轻插至两段液体的界面作旋转搅动约10s ，至界面消失。
梯度管 盖上磨口塞后，平稳移入恒温槽中，梯度管内液面应低于槽内水的液面恒温放置约 24h 后，梯度即能稳定, 可以应用。
这种方法形成梯度的扩散过程较长，而且密度梯度的分布呈反“ S ”形曲线，两段略弯曲，只有中间的一段直线才是有效的梯度范围（图8-1 ）。
（2） 分段添加法。
选用两种能达到所需密度范围的液体 的四种或更多种混合液，然后依次由重而轻取等体积的 慢地加入管中，按上述地搅动方式使每层液体间的界面 恒温放置数小时后梯度管即可稳定。
显然，管中液体的 的扩散过程就越短，得到的密度梯度也就越接近线性分 系列等差密度的混合液较为繁琐。
（3） 连续注入法。
如图 5-2所示，A 、B 是两个同样大 轻液，B 盛重液，它们的体积之和为密度梯度管的体积， 搅拌，初始流入梯度管的是重液，开始流动后B 管的密梯度管中液体密度变化与 B 管的变化是一致的。
2. 密度梯度管的校验配制成的密度梯度管在使用前一定要进行校验，观察是否得到较好的线性梯度和精确度。
校验方法是表8-1議用內■■樺矗藏丼麻帯度甲諄•苯甲醇 o* 8o~a 鱒舁丙詡-水乙尊-水 0.料 7 00 界丙薛刚乙二禅a 79-1.11 個氯化碳a 79-1.59 6 S7-L59水-晞融钙LOO —L 60四H 化覇二谶丙烷二稹再二接乙悅1. 98—2. IS 】.么二族乙烷•澳恃2. JB —2. 2»表8-2 ■诒心歳与專■姦的■壷A ««AL0140-&54全囱章丙师 1& m 0.854 尊境察萃乙始L1201.S06 1 215 全間*丁黑订0, 95Q. 85^天熾棟胶1. ao1. L4M 尼龙««L220 J,063豪对鞏二甲議乙二舖L455配成密度有一定差数 各种混合液，小心缓 消失，亦可不加搅拌。
层次越多，液体分子 布。
但是，要配成一小的玻璃圆筒，A 盛 B 管下部有搅拌子在 度就慢慢变化，显然圏2-2连续注入法制 备密度梯度管装置 A ：轻義容湍：氐重液 容需C,搅打乩D ； 礎力搅样器；E ：将已知密度注的一组玻璃小球（直径为3mm左右），由比重大至小依次投入管内，平衡后（一般要2h左右）用测高仪测定小球悬浮在管内的重心高度，然后做出小球密度对小球高度的曲线，如果得到的是一条不规则曲线，必须重新制备梯度管。
校验后梯度管中任何一点的密度可以从标定曲线上查得。
密度梯度是非平衡体系，随温度和使用的操作等原因会使标定曲线发生改变。
标定后，小球可停留在管中作参考点，实验中已知密度的一组玻璃浮标（玻璃小球）8个，每隔15min图记录一次高度，在连续两次之间各个浮标的位置读数，相差在_ 0.1mm时，就可以认为浮标已经达到平衡位置（一般约需2h）。
3.聚合物密度测定（1）把待测样品用容器分别盛好，放入60C的真空烘箱中，干燥24h，取出放于干燥器中待测。
（2）取准备好的样品（聚乙烯、聚丙烯）先用轻液浸润试样，避免附着气泡，然后轻轻放入管中，平衡后, 测定试样在管中的高度，重复测定3次。
（3）测试完毕，用金属丝网勺按由上至下的次序轻轻地逐个捞起小球，并且事先将标号袋由小到大严格排好次序，使每取出一个小球即装入相应的袋中，待全部玻璃小球及试样依次捞起后，盖上密度梯度管盖子。
五、数据记录及处理1.标定曲线，按下表记录实验数据，并作出标定曲线。
3•结晶度的计算从文献上查得：尼龙66 晶区密度p = 1.220非晶区密度P a= 1.069尼龙6 晶区密度p = 1.230非晶区密度p a= 1.084根据公式（3）求出结晶度注：玻璃小球密度的标定制成的颗粒玻璃小球的玻璃壁厚度不同，得到密度不同的玻璃小球。
首先可把它们分成不同密度范围的几个组，这种分类可用不同密度的混合液体，根据小球在这些溶液中沉浮的情况来判断，然后取我们校正密度梯度管所需的密度范围内的小球来进行逐个标定。
标定的方法是：在恒定的温度下，在带有磨口塞的量筒或管状容器中，先配成一种混合液体，其密度与所需的最低密度相同，把玻璃小球放入液体中，大于液体密度的小球都沉在底部，当温度达到平衡后，逐滴加入重液使液体密度逐渐增大，同时均匀搅拌，直到有一小球上升即浮在液体中间，盖紧磨口塞，使小球保持停止不动至少15min ，然后，用精密的比重计测定密度，更精确的测量，待混合液体倒入比重瓶中（已核准好的）称重，求得混合液体的密度，即小球的密度。
思考题：1．如要测定一个样品密度，是否一定要用密度梯度管，还可以用什么方法测定？2．影响密度梯度管精确度的因素是什么？参考资料：[1] 冯之榴、胡毓玷，高分子通讯，2（2），114（1958）[2] 北京塑料研究所技术情报组，塑料，3，7（1973）[3] 国际标准化组织（ISO ），塑料标准R1183-70[4] 贺金娴，塑料工业，6，32（1981）。