聚丙烯的结晶形态与性能

高分子物理实验： 聚丙烯的结晶形态与性能
内 容：
• • • • • • • 聚丙烯介绍 实验目的 实验原理 仪器和试样 实验步骤 实验结果与讨论 思考题
一 聚丙烯介绍
• 聚丙烯（PP）是性能优良、应用广泛的通用塑料， 具有机械性能好、无毒等优点。 • 聚丙烯的聚集态结构由晶区和非晶区两部分组 成，球晶尺寸一般在0.5～100μm之间。 • 由于晶区和非晶区的密度和折光率不同，而且 晶区的尺寸通常大于可见光波长（400nm～ 780nm），所以光线通过聚丙烯时在相界面上发 生折射和反射，导致聚丙烯制品呈半透明性。
七 思考题
1. 为什么球晶在偏光显微镜下呈黑十字花样？ 2. 聚合物的球晶是如何生成的？其结构怎样？ 3. 聚丙烯球晶的有无及其大小对聚合物的力学性能有 何影响？ 4. 为什么在观测 PP 球晶时，有时候看不到黑十字，而 只能看到许多明暗相间的径向发射状的条纹？ 5. 简述什么叫均相成核和异相成核？ 6. 为什么聚丙烯结晶度的提高能提高其刚性和耐热性 ？
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掌握常用高分子科学手册的查阅，正确、规范 地书写高分子物理实验报告。
三 实验原理
• 用偏光显微镜研究高分子（聚合物）的结晶形态是 目前较为简便而直观的方法。
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偏光显微镜的成像原理与常规金相显微镜基本相似， 所不同的是在光路中插入两个偏光镜。一个在载物 台下方，称为下偏光镜，用来产生偏光，故又称起 偏镜；另一个在载物台上方的镜筒内，称为上偏光 镜，它被用来检查偏光的存在，故又称检偏镜。
• 在实际应用中，有时需要改善PP的透明性、力 学性能（刚性和韧性）和耐热性能、缩短加工 成型周期等要求。
• 本实验采取在PP中加入成核剂的方法，通过成 核剂的异相成核作用，改善结晶形态，提高 PP 的相关性能。
二 实验目的
• 综合运用高分子物理的基本知识分析和理解成 核剂与结晶速度和结晶形态的关系，结晶形态 与力学性能、热性能、光学性能之间的关系； 熟悉并掌握聚合物结晶形态观察的方法；
凡装有两个偏光镜，而且使偏振光振动方向互相垂 直的一对偏光镜称为正交偏光显微镜。
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起偏镜的作用使入射光分解成振动方向互相垂直 的两条线偏振光，其中一条被全反射，另一条则 入射。正交偏光镜间无样品或有各向同性（立方 晶体）的样品时，视域完全黑暗。 当有各向异性样品时，光波入射时发生双折射， 再通过偏振光的相互干涉获得结晶物的衬度。
2. 结晶形态观察——将制备好的试样放在偏光显
微镜的载物台上，选择适当的放大倍数，观察并 比较加入成核剂前后聚丙烯试样的球晶形态和球 晶尺寸。
六 实验结果与讨论
1. 描述加入成核剂前后聚丙烯的结晶形态及其变 化，测量聚丙烯晶体的大小； 2. 讨论成核剂对结晶形态和结晶度的影响，并分 析原因； 3. 讨论聚合物的结构形态和性能的关系。
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10. 目镜
8. 物镜 7.载物台
11. 勃氏镜调节手轮 9. 检偏器
6. ห้องสมุดไป่ตู้光镜 5. 起偏器
3. 粗动调焦手轮
2. 视场光阑
4.微动调胶手轮
1. 仪器底座
图1 偏光显微镜结构示意图
图2 XP-201偏光显微镜
四 实验仪器和试样
• 本实验的原材料为聚丙烯试样和含有山梨醇苄 类成核剂的聚丙烯试样。 • 主要仪器设备包括：
设备：带热台偏光显微镜1套。型号：XPR-201偏 光显微镜和带热台XPR201熔点测定仪
器材：载玻片、盖玻片若干；切刀1把；镊子1个
五 实验步骤
1. 结晶样品制备——使用盖玻片和载玻片分别将
加入成核剂前后的聚丙烯树脂在230℃下熔融， 压制成薄膜；然后在120℃的热台上等温结晶30 分钟，即可制得观察聚丙烯球晶的样品。