高聚物近代测试作业第1篇

第1篇波普分析

一、填空

1、外力使高聚物从一个平衡状态通过分子运动到另一个状态需要一定的时间，称为松弛时间。如果外力作用的时间比高聚物链段转变的松弛时间短很多，则表现为玻璃态，反之表现为高弹态。

2、通常所说的红外光谱指的是中红外区，主要对应分子中原子振动的基频吸收，是分子偶极矩发生变化的振动产生红外吸收，而拉曼光谱是分子极化度发生变化产生的。

3、红外光谱可采用透过率和吸光度来表示。

4、有机物在紫外光和可见光区域内的常见四种电子跃迁方式及其跃迁所需要能量大小顺序n→π* < π→π* < n→σ* < σ→σ*。

5、具有双键结构的基团对紫外光或可见光有吸收作用，这样的基团称为生色基团（了解常见的生色基团与助色基团）。

6、处于静电场中的核自旋体系，当其拉莫尔进动频率与作用于该体系的射频场频率相等时，所发生的吸收电磁波的现象称为核磁共振。

7、质谱分析方法是通过对样品离子的质量和强度的测定来进行成分和结构分析的一种方法。

8、X射线可分为两种：白色X射线（连续X射线）和特征X射线（标识X射线）。

9、布拉格方程：2d sinθ=nλ。

二、简述与分析

1、简述高聚物的聚集态结构及其特征。

高聚物聚集态结构可区分为一次结构（或近程结构）、二次结构（或远程结构）、三次结构（或聚集态结构）和高次结构等层次。

一次结构是指大分子的化学组成，均聚或共聚，大分子的相对分子质量，链状分子的形态如直链、支化、交联。此外也包括大分子的立体构型如全同立构、间同立构、无规立构、顺式、反式等的区别。

二次结构是指单个大分子的形态如无规线团、折叠链、螺旋链等。

三次结构是具有不同二次结构的单个大分子聚集在一起形成不同的聚集态结构。例如许多无规线团可以组成线团胶团或交缠结构。

高次结构是指三次结构以及与其他物质构成尺寸更大的结构，如由折叠链形成的片晶构成球晶。

2、高聚物的结构与性能测定方法分别有哪些？

1）高聚物结构的测定方法

测定链结构的方法有X射线衍射法（大角）、电子衍射法、中心散射法、裂解色图—质谱、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、微波分光法、核磁共

振法、顺磁共振法、荧光光谱、偶极矩法、旋光分光法、电子能谱等。

测定聚集态结构的方法有X射线小角散射、电子衍射法、电子显微镜(TEM、SEM)、光学显微镜、原子力显微镜、固体小角激光光散射等。

测定结晶度的方法有X射线衍射法、电子衍射法、核磁共振吸收（宽线）、红外吸收光谱、密度法、热分析法。

测定高聚物取向程度的有双折射法、X射线衍射、圆二色性法、红外二色性法。

测定高聚物分子链整体的结构形态可分四部分。相对分子质量的测定方法有溶液光散射法、凝胶渗透色谱法、黏度法、扩散法、超速离心法、溶液激光小角光散射法、渗透压法、气相渗透压法、沸点升高法、端基滴定法。支化度的测定方法有化学反应法、红外光谱法、凝胶渗透色谱法、黏度法。交联度测定方法有溶胀法、力学测量法（模量）。相对分子质量分布的测定有凝胶渗透色谱、熔体流变行为、分级沉淀法、超速离心法。

2）高聚物性能的测定

高聚物的力学性能主要是测定材料的强度和模量以及变形。试验方法有很多种，有拉伸、压缩、剪切、弯曲、冲击、蠕变、应力松弛等。静态力学性能试验机有静态万能材料试验机、专用应力松弛仪、蠕变仪、摆锤冲击机、落球冲击机等，动态力学试验机有动态万能材料试验机、动态黏弹谱仪、高低频疲劳试验机。

材料本体黏流行为主要是测定黏度以及黏度和切变速率的关系、剪切力与切变速率的关系等，采用的仪器有旋转黏度计、熔融指数测定仪、各种毛细管流变仪等。

材料的电学性能，主要测材料的电阻、介电常数、介电损耗角正切、击穿电压，采用仪器有高阻计、电容电桥介电性能测定仪、高压电击穿试验机等。

材料的热性能，主要测材料的导热系数、比热容、热膨胀系数、耐热性、耐燃性、分解温度等。测定仪器有高低温导热系数测定仪、差示扫描量热仪、量热计、线膨胀和体膨胀测定仪、马丁耐热仪和维卡耐热仪、热失重仪、硅碳耐燃烧试验机等。

材料的其他性能还很多，如耐热老化性能、耐自然老化性能等，采用热老化箱和模拟自然的人工气候老化箱等。测定材料的密度，采用密度计法和密度梯度管法。测定透光度采用透光度计。测定透气性采用透气性测定仪。测定吸湿性采用吸湿计。测定吸音系统采用声衰减测定仪。

3、简述复杂分子的简谐振动分类及其特点。

分类：1）伸缩振动包括对称伸缩振动和反对称伸缩振动；2）弯曲振动包括面内弯曲振动（分为平面摇摆和平面剪式振动）和面外弯曲振动（分为扭曲振动和非平面摇摆振动）。

特点：1）伸缩振动：键长发生变化，而键角基本不变；2）弯曲振动：键长

不发生变化，而键角发生变化。

4、红外光谱分析技术的制样方法有哪些？

溶液流延薄膜法、热压成膜法、溴化钾晶体涂膜法、溴化钾压片法、切片法、溶液法、石蜡糊法和液体池法等。

溶液流延薄膜法：将聚合物溶解在某种溶剂中，把聚合物溶液均匀涂在光滑表面（如载玻片）上，使溶剂充分挥发，可以得到聚合物薄膜（厚度在10~30µm），这种方法得到的样品可以直接做红外光谱，不再需要其他载体，得到的谱图质量也比较好。需要选择对聚合物溶解性好且容易挥发的溶剂。

热压成膜法：在热压机上，将温度升高到某一温度使聚合物熔融，在一定压力下成膜。需要注意的是控制温度很关键，在升温到聚合物的熔融温度之后就不要再提高温度。

溴化钾压片法：取被测样品和溴化钾粉末按质量比1:100的比例在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀，转入模具中在压机上压制成片。需要注意被测样品和溴化钾粉末要严格去除水分。

5、影响红外光谱谱带位移的因素有哪些？

1）外部因素：制样方法、环境条件；2）内部因素：由于分子结构上的原因引起的变化，主要有诱导效应、共轭效应、氢键效应、偶合效应。

诱导效应：相邻的基团或者取代基的电负性越大，诱导效应越明显。

共轭效应：原来双键性质减弱，键能降低，整体结构的稳定性增加，即共轭效应使吸收频率降低。

氢键效应：对于伸缩振动，形成氢键后基团的吸收频率下降，还使谱带变宽，氢键作用越强，谱带变宽越明显；而对于弯曲振动，形成氢键后基团的吸收频率升高，谱带变窄。

偶合效应：若分子内的两个基团位置很近，振动频率也相近，就可能发生振动偶合，使谱带分成两个，在原谱带高频和低频一侧各出现一个谱带。

6、红外光谱及拉曼光谱在聚合物中的应用。

1）红外光谱在聚合物中的应用：

定性分析与鉴别聚合物种类采用适当的分离手段将样品中的多种组分有效分离成单独组分，再将样品的谱图在红外光谱库中进行比较；

混合物的分离与分析利用红外光谱的谱图来确定塑料(PVC)中的添加剂(DOP)；

定量测定高聚物的链结构根据光的吸收定律——朗伯比尔定律A=kc L可以确定聚丁二烯中不同结构所占的比例和测定苯乙烯—马来酸酐接枝共聚物的接枝率；

在聚合反应研究中的应用通过特征吸收峰强度的变化来研究多元胺固化环氧树脂的反应机理及反应程度，也可以采用内标法通过特征峰与参比峰的强度