高分子材料的力学性能及表征方法
高分子材料常见的几种表征方法
光源与毛细管束组合的性能
光源 靶和功率 作用 光束直径 辐射强度 发散度
(mm)
0.15mm Cu, 50kV, 50W 聚焦 0.15mm Mo, 50kV, 50W 聚焦 Bede微焦 Cu, 40 kV, 80W 准直 Oxford微焦 Cu, 40kV, 50W 准直 Oxford微焦 Mo, 50kV, 40W 准直 Oxford微焦 Mo, 50kV, 40W 准直 1mrad=0.06°
2). 真空放电X射线源
在充气真空腔中加高压使气体电离形 成等离子体而发光
3). 激光等离子体X射线源
激光轰击靶面形成等离子体,发射X射 线
[2]. 高能闪光X射线源
光子能量:10keV~2MeV 闪光持续时间:10ns~1μs 机理:强电子脉冲(104A)打靶 关键设备:脉冲高压发生器闪光X射线管来自(1) 密封管X射线发生器
1). 常规密封管
功率从几十瓦至几十千瓦 材质从玻璃至陶瓷
陶瓷管的优点: 材质硬,可精加工,灯丝准确定位, 方便调整,增加测试准确度
2). 微焦点X射线管
电子焦点尺寸:几十μm 输出功率:几十瓦 亮度:~1010/ph· -1· -2· s cm mrad-2· 0.1 %BW-1
3). J. Schneider 的产品
6kW, Cu-Mo复合靶
4). 超高功率转靶X射线发生器
30kW, 60kW, 90kW
5).低压高电流转靶X射线发生器
1000mA 螺旋钨丝, LaB6 做连续谱源, 用于X射线吸收谱 能量色散X射线衍射
6). 高能转靶X射线发生器
18kW, 200kV, 90mA
使晶体表面与反射晶面族斜交,则可 提高反射强度或增加光束面积。
高分子材料的物理化学性质
(6)增塑:增塑剂的加入可使材料强度降低,只适于对 弹性、韧性的要求远甚于强度的软塑料制品。
(7)外界因素:温度、外力作用速度和作用时间对强度 都有影响。
(三)粘弹性
高聚物力学性质随时间而变化的现象称为力学松弛或粘 弹现象 静态粘弹性 蠕变、应力松弛 粘弹性分类 动态粘弹性 滞后、内耗
1、蠕变
在恒温下施加较小的恒定外力时,材料的形变随时间而 逐渐增大的力学松弛现象。如挂东西的塑料绳慢慢变长。
• 这种由于力学滞后而使机械功转换成热的现象,称 为内耗。
• 相关应用
• 对于作轮胎的橡胶,则希望它有最小的力学损耗 才好 • 对于作为防震材料,要求在常温附近有较大的力 学损耗(吸收振动能并转化为热能) • 对于隔音材料和吸音材料,要求在音频范围内有 较大的力学损耗(当然也不能内耗太大,否则发 热过多,材料易于热态化)
(4)应力集中:若材料中存在某些缺陷,受力时,缺陷附 近局部范围内的应力会急剧增加,称为应力集中。应力集中 首先使其附近的高分子链断裂和相对位移,然后应力再向其 它部位传递。
(5)惰性填料:有时为了降低成本,在聚合物中加入一 些只起稀释作用的惰性填料,如在聚合物中加入粉状碳 酸钙。惰性填料往往使聚合物材料的强度降低。
F
F
均匀压缩
体积改变而形状不变
A0
弹性模量
是指在弹性形变范围内单位应变所需应力的 大小。是材料刚性的一种表征。分别对应于以上 三种材料受力和形变的基本类型的模量如下: 拉伸模量(杨氏模量)E:E = /
剪切模量(刚性模量)G:G = s /
体积模量(本体模量)B:B = p /
影响粘合强度的因素:
1.分子量:中等分子量
2.表面粗糙度:粗糙表面提高粘合强度
高分子材料力学性能
高分子材料力学性能姓名:程小林学号:5701109004 班级:高分子091 学院:材料学院研究背景:在世界范围内, 高分子材料的制品属於最年轻的材料.它不仅遍及各个工业领域, 而且已进入所有的家庭, 其产量已有超过金属材料的趋势,將是2 1世纪最活跃的材料支柱.高分子材料在我们身边随处可见。
在我们的认识中,高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。
高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料。
今天,我想就高分子材料为主线,简单研究一下高分子材料所具有的一些方面的力学性能。
从我们以前学过的化学知识中可以知道,高分子材料其实是有机化合物, 有机化合物是碳元素的化合物.除碳原子外, 其他元素主要是氢、氧、氮等.碳原子与碳原子之间, 碳原子与其他元素的原子之间, 能形成稳定的结构.碳原子是四价, 每个一价的价键可以和一个氢原子键连接, 所以可形成为数众多的、具有不同结构的有机化合物.有机化合物的总数已接近千万种, 远远超过其他元素的化合物的总和, 而且新的有机化合物还不断地被合成出來.這样, 由於不同的特殊结构的形成, 使有机化合物具有很独特的功能.高分子中可以把某些有机物结构(又称为功能团)替换, 以改变高分子的特性.高分子具有巨大的分子量,达到至少1 万以上,或几百万至千万以上所以, 人們將其称为高分子、大分子或高聚物.高分子材料包括三大合成材料, 即塑料、合成纤维和合成橡胶研究理论:高分子材料的使用性能包括物理、化学、力学等性能。
对于用于工程中作为构件和零件的结构高分子材料,人们最关心的是它的力学性能。
力学性能也称为机械性能。
任何材料受力后都要产生变形,变形到一定程度即发生断裂。
这种在外载作用下材料所表现的变形与断裂的行为叫力学行为,它是由材料内部的物质结构决定的,是材料固有的属性。
同时, 环境如温度、介质和加载速率对于高分子材料的力学行为有很大的影响。
因此高分子材料的力学行为是外加载荷与环境因素共同作用的结果。
高分子材料的分析与表征
高分子材料的分析与表征高分子材料是现代工业和科学技术中不可或缺的重要材料之一。
它们可以广泛应用于各种领域,如制造塑料制品、合成纤维和涂料等等。
然而,对于高分子材料的分析与表征是一项相当重要的任务,因为这有助于了解高分子材料的结构性质,从而提高其性能并改进制造工艺。
一、高分子材料的分析高分子材料的分析是指在不影响材料性能的前提下,对材料进行化学和物理性质的分析。
这项工作主要包括材料的成分分析、微观结构分析和宏观性能测试。
其中,对高分子材料成分的分析是最常用的方法,它可以通过化学分析或物理分析来实现。
化学分析常用的方法有红外光谱、核磁共振、质谱和元素分析等等。
红外光谱是一种常用的高分子材料分析方法。
它是一种基于吸收和反射的分析技术,能够分析材料中的基团和官能团。
高分子材料中的不同成分所含有的基团和官能团都是不同的,所以红外光谱可以帮助我们确定材料的成分。
此外,红外光谱还能够检测出材料中的化学键和官能团的类型,从而确定分子结构,为接下来向材料中引入新化学基团提供有用信息。
核磁共振(NMR)是另一种常用的高分子材料分析方法。
它是一种基于磁场和电磁波的分析技术,能够分析材料中的核自旋取向。
在高分子材料中,核自旋的取向会依赖于材料的分子结构和分子环境。
通过核磁共振技术,可以详细地了解材料分子的结构,从而改进材料的性能。
质谱就是一种基于分子质量的分析技术。
它是一种利用分子中原子的质量差异和元素分布来确定分子质量和组成的方法。
高分子材料经过化合反应、生产过程中可能会包含有机溶剂和配料,因此会含有一些未知化合物或杂质。
使用质谱技术可以对这些未知化合物和杂质进行鉴定,准确确定材料的组分。
元素分析主要是用来确定材料中的元素成分。
在高分子材料中,含氮反应物、含氧掺合物和食用和添加剂都可能会影响其性能。
因此,元素分析可以提供重要的信息来评估材料属性和其它的技术应用。
二、高分子材料的表征高分子材料的表征主要是指根据材料的微观形态和结构特征,进行结构表征、形态表征和性质表征,以便更好地了解高分子材料的性质和特性。
生物高分子材料的制备与性能研究
生物高分子材料的制备与性能研究高分子材料在材料科学中扮演着重要的角色,其广泛的应用为人们的生活带来了诸多便利。
然而,传统的高分子材料常常面临一系列的问题,如稳定性差、降解速度慢等。
为了克服这些问题,科学家们开始研究生物高分子材料,希望建立一种新型的材料体系,具备优异的性能与可控的可降解性。
本文将重点探讨生物高分子材料的制备方法与性能表征。
一.生物高分子材料的制备方法生物高分子材料的制备方法多种多样,下面将介绍几种常见的制备方法。
1. 生物合成法生物合成是一种自然界中生物体内或外部环境下合成材料的过程。
通过调控生物的代谢途径或基因表达,可以得到具有特定化学组成和结构的高分子材料。
例如,人工合成的牛黄酸和赖氨酸可以通过菌株发酵获得。
2. 聚合法聚合法是合成高分子材料的常用方法之一。
通过聚合反应,可以将单体转化为高分子链,并形成所需的材料。
例如,通过环氧树脂的聚合反应,可以得到高分子材料具有较好的强度和韧性。
3. 溶液共混法溶液共混法是将两种或更多种高分子材料的溶液混合在一起,通过相互作用生成新的材料。
通过控制混合物的比例和条件,可以调节材料的性能。
例如,将可降解聚乳酸与聚丙烯酸混合,可以得到一种新的生物高分子材料,具有较高的生物降解性能。
二.生物高分子材料的性能表征生物高分子材料的性能表征是确保其适用性和功能的重要环节。
常见的性能表征包括力学性能、热性能、形态结构和生物相容性。
1. 力学性能力学性能是评价材料抗拉强度、硬度、韧性等方面的一个重要指标。
通过拉伸试验、冲击试验等方法,可以评估材料在外力作用下的性能表现,以及材料是否满足特定应用领域的要求。
2. 热性能热性能包括玻璃转化温度、热稳定性等指标。
这些指标可以通过差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)等仪器进行测试,了解材料在高温下的稳定性及热传导性能。
3. 形态结构形态结构是研究材料内部形貌、结晶性等特征的一个重要方面。
利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等成像技术,可以观察和研究材料的微观结构,为制备和性能优化提供指导。
高分子材料表征技术与应用
高分子材料表征技术与应用高分子材料是现代工业制造中不可或缺的一种材料,在汽车、电子、建筑、医疗等领域中都有广泛应用。
而为了更好地利用这种材料,了解它的特性以及优化其性能,高分子材料的表征技术显得十分重要。
本文将从高分子材料的表征技术、应用以及未来发展等方面探讨其重要性。
一、高分子材料表征技术1. 热分析技术热分析技术是表征高分子材料的一种重要手段。
它可以通过测量样品在一定条件下的热重量变化或热量变化,来了解高分子材料的热稳定性、热动力学行为、结构变化等信息。
常见的热分析技术包括热重分析、热差示扫描量热法等。
2. 光谱技术光谱技术也是高分子材料表征的重要手段之一。
其基本原理是将高分子材料样品受到不同波长或频率的光线照射后,从样品中得到不同的光谱信号,并且通过分析这些信号来获得高分子材料的结构和性能信息。
常见的光谱技术包括红外光谱、紫外-可见光谱等。
3. 分子量测定技术对高分子材料而言,分子量是其性能和应用的关键参数之一。
因此,对高分子材料的分子量进行测定也是一种重要的表征方法。
常见的高分子材料分子量测定技术包括凝胶渗透色谱、粘度测定法等。
二、高分子材料的应用1. 汽车领域高分子材料在汽车领域中的应用较为广泛。
例如,车身和内饰件的制造中,高分子材料具有质量轻、强度高、制造效率高等优点,可以有效提升汽车整体性能。
同时,高分子材料还可用于汽车电池系统和轮胎制造等方面。
2. 医疗领域高分子材料在医疗领域中的应用也非常广泛。
例如,口腔种植、人工关节和医学绷带等产品中均采用高分子材料制造,它们具有易加工、卫生、耐腐蚀等优点。
3. 电子领域在电子产品中,高分子材料的应用也越来越普遍。
例如,高性能聚合物可以用于制造手机、电视、平板电脑等电子产品中的大量部件,具有绝缘性好、机械性能高等特点。
三、未来发展多年来,高分子材料表征技术在时空分辨、同步辐射、扫描探针技术等方面取得了许多初步成果。
在未来,高分子材料表征技术将更多地关注功能性材料的表征和应用,如纳米粒子、液晶材料、高附加值功能性高分子等。
高性能高分子材料的合成与性能表征
高性能高分子材料的合成与性能表征一、引言高性能高分子材料是一类应用广泛的材料。
它的特点是具有较好的物理、化学性能和高温、高压、高强度等性能。
高性能高分子材料可以分为多种类型,应用于自动化、汽车制造、电子、机械、医药和环保等领域。
本文将着重讨论高性能高分子材料的合成和性能表征。
二、高性能高分子材料的合成1. 多元醇、异氰酸酯合成聚氨酯材料聚氨酯材料是一种重要的高性能高分子材料。
通常采用多元醇和异氰酸酯进行合成。
以1,6-二异氰酸己酯和聚丙二醇为例,将两种物质混合后反应,生成聚氨酯脲键,最终形成聚氨酯材料。
2. 高性能共聚物材料的合成常见的高性能共聚物材料有氟碳树脂、三元共聚物、均聚物、无规共聚物等。
其中,氟碳树脂是由含有氟和碳的单体合成的,具有耐腐蚀、防火等特点。
三元共聚物由三种或三种以上的单体聚合而成,大多用于电子元器件、汽车零部件等。
均聚物和无规共聚物具有良好的物理力学性能和加工性能,应用广泛。
三、高性能高分子材料的性能表征高性能高分子材料的性能表征方法有很多,下面介绍其中几种常用的方法。
1. 热重分析(TGA)热重分析是测定材料在不同温度下失重的一种方法。
在热重分析中,材料样品加热至一定温度时,根据其失重不同,可以分析出其热稳定性。
热重分析广泛应用于各种高分子材料的热稳定性评测。
2. 差示扫描量热(DSC)差示扫描量热是测量材料在加热或冷却过程中释放或吸收热能的一种方法。
通过测定材料热力学性质,可以了解其结构和性质相关信息。
差示扫描量热广泛应用于高分子材料的热力学性质分析。
3. 分子量测定分子量是高分子材料的一个重要指标,影响着高分子材料的物理力学性能和加工性能。
分子量测定方法有很多种,主要包括粘度法、光散射法、凝胶渗透色谱法等。
分子量测定是高分子材料性能表征的核心内容之一,在高分子材料合成前、中、后都需要进行分子量测定。
四、结论高性能高分子材料是一类应用广泛的材料,主要包括聚氨酯材料、共聚物材料等。
高分子材料的合成与表征方法研究
高分子材料的合成与表征方法研究高分子材料是由大量重复单元构成的聚合物材料,具有良好的机械性能和化学稳定性,广泛应用于材料科学和工程领域。
高分子材料的合成与表征方法研究对于开发新型材料、改善材料性能具有重要意义。
本文将介绍几种常见的高分子材料合成方法和表征方法。
一、高分子材料的合成方法1. 链聚合法链聚合法是高分子材料的常见合成方法之一,通过将单体分子连接形成长链聚合物。
常见的链聚合法包括自由基聚合法、阴离子聚合法、阳离子聚合法和离子协同聚合法等。
其中,自由基聚合法是最常用的方法之一,通过引发剂引发单体分子聚合,形成高分子链。
自由基聚合法反应简单易行,适用于大部分单体的合成。
2. 交联聚合法交联聚合法是通过交联剂将线性高分子链连接成三维网络结构,增强材料的力学性能和热稳定性。
常见的交联聚合法包括热交联法、辐射交联法和化学交联法。
其中,热交联法是将高分子材料加热至交联剂的熔点,使其发生交联反应。
辐射交联法则是通过电子束、γ射线或紫外线对高分子材料进行辐照,引发交联反应。
3. 共聚合法共聚合法是将两种或多种单体分子共同聚合形成高分子材料,在结构和性能上相辅相成。
常见的共聚合法包括无规共聚法、有序共聚法和混合共聚法等。
无规共聚法是将两种或多种单体以随机方式聚合,形成无规共聚物。
有序共聚法是通过控制单体的顺序和相互作用,使聚合物具有特殊的结构和性能。
混合共聚法则是将两种或多种单体分子进行混合聚合,得到混合共聚物。
二、高分子材料的表征方法1. 分子量的测定方法高分子材料的分子量对材料性能具有重要影响。
常见的分子量测定方法有凝胶渗透色谱法(GPC)、比色法和凝胶电泳法等。
其中,GPC是较为常用和精确的方法,通过测量高分子溶液在凝胶渗透色谱柱中的滞留时间,计算出分子量。
2. 热性能的测定方法高分子材料的热性能对其应用领域和稳定性至关重要。
常见的热性能测定方法有差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TGA)和动态热机械分析法(DMA)等。
高分子材料的物理性质表征方法
高分子材料的物理性质表征方法高分子材料是指由高分子化合物构成的材料,具有独特的性质和广泛的应用领域。
高分子材料在日常生活中随处可见,如塑料、橡胶、纤维等。
了解高分子材料的物理性质对于材料的设计、开发和应用具有重要意义。
本文将介绍高分子材料的常用物理性质表征方法。
一、热性质高分子材料的热性质是指材料在受热时的行为和性能。
常用的热性质表征方法包括热重分析法(TGA)、差热分析法(DSC)和动态热机械分析法(DMA)等。
1. 热重分析法(TGA)热重分析法是一种通过测量材料质量随温度变化的方法来研究材料的热稳定性和热分解行为。
通过TGA可以确定高分子材料的热分解温度、热分解程度以及热稳定性等指标。
2. 差热分析法(DSC)差热分析法是一种通过测量材料在加热或冷却过程中吸热或放热的能力来研究材料的热性质。
通过DSC可以确定高分子材料的熔融温度、结晶行为、玻璃化转变温度等。
3. 动态热机械分析法(DMA)动态热机械分析法是一种通过施加一定的频率和振幅的力或应变,测量材料的机械性能随温度变化的方法。
通过DMA可以确定高分子材料的弹性模量、损耗因子、玻璃化转变温度等。
二、力学性质高分子材料的力学性质是指材料在外力作用下的变形和破坏行为。
常用的力学性质表征方法包括拉伸试验、压缩试验和弯曲试验等。
1. 拉伸试验拉伸试验是一种通过施加拉力来研究材料的抗拉性能。
通过拉伸试验可以确定高分子材料的弹性模量、屈服强度、断裂伸长率等。
2. 压缩试验压缩试验是一种通过施加压力来研究材料的抗压性能。
通过压缩试验可以确定高分子材料的抗压强度、应变硬化指数等。
3. 弯曲试验弯曲试验是一种通过施加弯矩来研究材料的弯曲性能。
通过弯曲试验可以确定高分子材料的弯曲强度、韧性等。
三、电性质高分子材料的电性质是指材料在电场作用下的行为和性能。
常用的电性质表征方法包括电导率测量、电介电常数测量和电阻率测量等。
1. 电导率测量电导率测量是一种通过测量材料在电场中的电流来研究材料的导电性能。
高分子材料的表征和性能分析
高分子材料的表征和性能分析高分子材料是一种复合材料,它具有很高的强度和可塑性。
它们被广泛应用于各种领域,如医疗、汽车和航空航天等。
因此,对高分子材料的表征和性能分析非常重要。
一、高分子材料的表征高分子材料的表征是指对高分子材料进行物理、化学和结构等性质的分析。
这些性质可以通过一系列的技术手段进行分析和测试。
以下是几种常用的高分子材料表征技术。
1. X射线衍射技术X射线衍射技术可以用来分析高分子材料的晶体结构和分子排列。
在X射线衍射技术中,X射线通过材料,并与材料中的原子和电子相互作用。
这些相互作用导致了衍射模式的产生。
该技术可以确定高分子材料的晶体结构和分子排列方式,以及材料的结晶度、晶体大小和形态等重要信息。
2. 热分析技术热分析技术可以用来确定高分子材料的热性质,如玻璃化转变温度、热稳定性和热分解温度等。
这些性质对于高分子材料的应用十分重要。
热分析技术包括差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TGA)和动态机械热分析法(DMA)等。
3. 光谱学技术光谱学技术可以用来分析高分子材料的结构和组成。
其中最常用的技术是傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)和拉曼光谱技术。
这些技术可以提供高分子材料的分子结构、官能团和原子组成等信息。
4. 光学显微镜技术光学显微镜技术可以用来观察高分子材料的表面形态和微观结构。
这些技术包括普通光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等。
这些技术可以提供高分子材料的表面形貌、尺寸和形态等信息。
二、高分子材料的性能分析高分子材料的性能分析主要包括力学性能、热性能和电性能等。
这些性能可以通过一系列测试和分析方法来进行评估。
1. 力学性能分析力学性能分析是对高分子材料的强度、刚度、延伸能力和韧性等性能的评估。
其中最常用的技术是拉伸试验、压缩试验、弯曲试验和冲击试验等。
通过这些试验可以确定高分子材料的拉伸模量、弹性模量、断裂强度、断裂伸长和吸收能力等性能。
高分子材料性能检测及分析方法研究
高分子材料性能检测及分析方法研究高分子材料是指由大分子聚合而成的材料,具有重量轻、韧性好、绝缘性好、抗腐蚀等优点,广泛应用于各行各业,如化工、医疗、建筑、电子、航空等领域。
但是,由于高分子材料的组成复杂、聚合度高、分子链结构多样等特点,其性能检测及分析方法也具有一定的难度和复杂性。
一、高分子材料性能检测方法1. 引入动态力学分析法(DMA)动态力学分析法是一种广泛应用于材料力学测试中的方法,通过施加受控变形来研究材料的动态力学特性,如弹性模量、刚度、阻尼比等。
在高分子材料中,动态力学分析法可以用来研究其弹性、亚弹性、塑性和粘弹性等特性。
2. 使用红外光谱(FTIR)法红外光谱法是一种常用的材料成分分析方法,它可确定高分子材料的化学组成和原子构成等参数。
FTIR技术是目前使用最广泛的红外光谱测试技术,可用于描述特定分子和突出其结构带来的振动信息。
3. 应用差示扫描量热法(DSC)差示扫描量热法是一种重要的高分子材料测试方法,其通过测量体系在恒定温度或恒定加热/降温速率下的热流和热容变化,研究高分子材料的物理和化学特性。
核心原理是,通过观察物质的热响应,了解其热行为。
4. 应用雷霆反射法 (TR) 试验雷霆反射法 (TR) 是一种新兴的材料测试方法,其使用高强度的紫外激光,在材料局部表面产生瞬间高温和高压,观测材料反射激光的特性,研究材料的结构和性能特征。
二、高分子材料性能分析方法1. 引入偏光显微镜 (POM) 分析偏光显微镜技术是一种高分辨量、高灵敏度的试验分析方法,它通过显微成像观察样品中的多种相态结构和形态,并对材料的组成和结构特性进行分析和评估。
2. 使用扫描电子显微镜(SEM)技术扫描电子显微镜技术是利用电子束在样品表面扫描照射发射的光子、离子和电子进行成像和分析的技术。
它可用于表征材料的微观结构和细节特征,从而评估其性能和可靠性等方面的特点。
3. 应用光学试验分析方法光学试验分析方法包括折光率、透明度、吸光度和荧光固有属性等分析法。
高分子聚合物的主要表征方法
摘要本文主要综述了高分子聚合物及其表征方法和检测手段。
首先,从不同角度对高分子聚合物进行分类,并对高分子聚合物的结构,生产,性能做了一个简单的介绍。
其次,阐述了表征和检测高分子聚合物的常用方法,例如:凝胶渗透色谱、核磁共振(NMR)、红外吸收光谱(IR)、激光拉曼光谱(LR)等。
最后,介绍了检测高分子聚合物的常用设备,例如:偏光显微镜、金相显微镜、体视显微镜、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜等。
关键词:聚合物;表征方法;检测手段;常用设备ABSTRACTThis paper mainly summarizes the polymer and its detection means.First of all, this paper made a simple introduction of the polymer structure, production performance. Secondly, it describes the detection methods of polymers, such as: gel permeation chromatography, nuclear magnetic resonance (NMR), infrared absorption spectroscopy (IR), laser Raman spectroscopy (LR).Finally, it describes the common equipment used to characterize and detection of polymers, such as: polarizing microscope, metallographic microscope, microscope, X ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, atomic force microscopy.Key words:Polymer; Characterization; Testing means; common equipment高分子聚合物及其表征方法和测试手段1 前言纵观人类发现材料和利用材料的历史,每一种重要材料的发现和广泛利用,都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新水平,给社会生产力和人类生活水平带来巨大的变化,把人类的物质文明和精神文明向前推进一步,所以说材料是人类社会进步的里程碑。
高分子材料力学性能
曲线3:宾汉流体
D、触变性流体:t延长,粘度迅速下降; (例:重防腐涂料中的应用)
震凝性流体:反之
一、高聚物的流动性
§5.1 力学性能
1、第一牛顿区 2、第二牛顿区
一、高聚物的流动性
§5.1 力学性能
2、与结构的关系 (η、 Tf 、非牛顿性 )
解缠能力
1)分子量:
分子量越大,粘度越大, Tf 越高, 非牛顿性越大
4)粘弹模型 : 建立模型--模拟曲线--得到参数
理想粘壶+理想弹簧
分子运 动
并联
串联
Kelvin 模型 描述蠕变
Maxwell模型 描述应力松弛
三、粘弹性
§5.1 力学性能
三、粘弹性
§5.1 力学性能
2、动态粘弹性 (滞后)
• 滞后:一定温度下,受交变的应力,形变随时
间的变化跟不上力随时间的变化
银纹化过程
裂缝
4)分子间作用力: 越大: 四 屈服、强度与断裂
一Tf 越定高,的粘度温越高度, 、一定的拉伸速度下,观察应力随应
变的变化曲线 5
ΔV= 0
柔性越大,Tf 越低, 非牛顿性越大(粘度对剪切的敏感性大)
相比较而言
2、力学强度 不同力学要求如何选材?
3、强度与结构的关系 明显的松弛过程--时间依赖性
弯曲形变较小时的载荷与挠度
• 抗冲击强度 (韧性) σi=W/bd (kJ/m2)
2、力学强度
§5.1 力学性能
四屈服、强度与断裂
2) 理论强度》 实际强度,σ实=(1/100~1/1000 )σ理 而模量接近 原因:缺陷(裂缝、结构的不均一性)
3)强度理论: • 应力集中: • Griffith表面能理论 (脆性材料)
高分子材料的力学性能研究
高分子材料的力学性能研究在现代科技的快速发展中,高分子材料因其独特的性能和广泛的应用而备受关注。
高分子材料的力学性能是其在实际应用中表现出的重要特性,直接影响着材料的使用效果和寿命。
本文将对高分子材料的力学性能进行深入研究,探讨其影响因素、测试方法以及在不同领域的应用。
一、高分子材料力学性能的基本概念高分子材料的力学性能主要包括强度、刚度、韧性、弹性、塑性等。
强度是指材料抵抗外力破坏的能力,通常用拉伸强度、压缩强度、弯曲强度等来衡量。
刚度则反映了材料抵抗变形的能力,弹性模量是表征刚度的重要参数。
韧性表示材料在断裂前吸收能量的能力,而塑性则是指材料在受力时产生永久变形而不破坏的性质。
二、影响高分子材料力学性能的因素1、分子结构高分子的化学结构对力学性能有着至关重要的影响。
例如,分子链的长度、分子量分布、分子链的规整性等都会改变材料的力学性能。
一般来说,分子量越大,材料的强度和韧性通常会提高;分子链规整性好的高分子材料,其结晶度往往较高,从而具有更好的力学性能。
2、聚集态结构高分子材料的聚集态结构包括晶态、非晶态和取向态等。
结晶度的高低会显著影响材料的强度和刚度。
结晶度高的高分子材料,其强度和刚度较大,但韧性可能会有所降低。
此外,分子链的取向也能大大提高材料在取向方向上的力学性能。
3、添加剂在高分子材料的制备过程中,常常会添加各种添加剂,如增塑剂、增强剂、填充剂等。
增塑剂可以增加材料的塑性和韧性,但会降低强度和刚度。
增强剂如玻璃纤维、碳纤维等能显著提高材料的强度和刚度。
填充剂则可以降低成本,同时在一定程度上改善材料的力学性能。
4、环境因素温度、湿度、加载速率等环境因素也会对高分子材料的力学性能产生影响。
一般来说,温度升高会使材料的强度降低,韧性增加;湿度增大可能导致材料的性能下降,尤其是对吸水性较强的高分子材料;加载速率越快,材料表现出的强度越高。
三、高分子材料力学性能的测试方法1、拉伸试验拉伸试验是最常见的力学性能测试方法之一。
高分子材料的性能特点.pptx
气态 物质的力学三态 液态
固态
温度增加
聚合物力学状态具有特殊性。原因:
没有气态; 具有非晶态; 结晶具有不完善性。
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2.1 高分子材料的力学状态
线型无定形聚合物的力学三态及其转变
热机械曲线(形变-温度曲线)实验示意 等速升温
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2.1 高分子材料的力学状态
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感谢您的观看。
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弯曲强度 冲击强度
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2.2 高分子材料的力学性能
应力-应变
应变(形变):外力作用而不产生惯性移动时其 几何形状和尺寸所发生的变化。
材料
外力作
用 发生形变
材料欲保持原
状
产生附加内力
外力卸载
内力使形变回复并自行逐步消除
应力:单位面积上的内力。
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2.2 高分子材料的力学性能
作业:
一、名词术语解释 1、结晶度 2、玻璃化转变温度(Tg) 3、粘流温度(Tf) 4、应变 5、蠕变
二、简答 1、高弹性为什么又称为熵弹性? 2、简要阐述聚合物的粘弹性。 3、描述高分子材料的软硬、强弱和韧脆的指标分别是什么? 4、请说明非晶态聚合物力学三态的运动单元。
三、论述题 1、画出塑料材料的应力应变曲线,并对其进行描述? 2、高分子材料的使用温度同玻璃化转变温度有什么关系?
(2)力学特征:形变量小(0.01 ~ 1%),模量高(109 ~ 1010 Pa)。 形变与时间无关,呈普弹性。
(3)常温下处于玻璃态的聚合物通常用作塑料。
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高弹态
Tg ~Tf
(1)分子运动机制:链段“解冻”,可以运动
高分子材料分析测试与研究方法
高分子材料分析测试与研究方法引言高分子材料是一类重要的工程材料,公认为21世纪最具潜力的材料之一。
高分子材料的性能与结构密切相关,因此对其进行分析测试与研究是非常必要的。
本文将介绍常用的高分子材料分析测试方法及其研究方法,包括物理性能测试、化学结构分析、热性能分析、力学性能测试以及相关的表征技术。
一、物理性能测试物理性能是高分子材料的基本性能之一,常用的物理性能测试包括密度测量、吸水性能测试、熔融指数测试等。
1. 密度测量密度是衡量材料物理性能的重要指标之一,可以通过比重法、浮力法或压缩气体法等方法进行测量。
其中,比重法是最常用的方法,通过称量样品质量和体积来计算密度。
2. 吸水性能测试吸水性能是衡量材料对水分的吸收能力的指标,可以通过浸泡法、浸水法或密闭测量等方法进行测试。
这些测试方法可以帮助评估材料的耐水性能及吸水后的性能变化。
3. 熔融指数测试熔融指数是衡量高分子材料熔融流动性能的指标,常用的测试方法有熔体指数法、熔体流动速率法等。
通过测量熔融材料的流动性能,可以评估材料的加工性能以及与其他材料的相溶性。
二、化学结构分析化学结构分析是研究高分子材料化学特性的重要手段,常用的化学结构分析方法包括红外光谱分析、核磁共振分析、质谱分析等。
1. 红外光谱分析红外光谱分析是研究材料化学结构的重要手段,通过研究材料在红外波段的吸收谱图,可以确定材料中的官能团、键的类型以及化学环境等信息。
2. 核磁共振分析核磁共振分析是研究材料分子结构及动力学性质的重要方法,通过测量核磁共振信号,可以获得材料中原子的化学环境、相对数量以及分子间的相互作用信息。
3. 质谱分析质谱分析是研究材料分子结构及组成的关键分析方法,通过测量不同质荷比的离子的相对丰度,可以确定材料中的化学元素、分子量以及它们的相对含量等信息。
三、热性能分析热性能是衡量材料耐热性、热膨胀性等重要性能的指标,常用的热性能分析方法包括热重分析、差示扫描量热分析等。
高分子材料的形态结构表征方法
高分子材料的形态结构表征方法高分子材料作为一种重要的材料类型,在各个领域都有广泛的应用。
由于高分子材料的特殊结构和性质,其形态结构表征成为研究和应用中的关键问题。
在本文中,我将介绍几种常用的高分子材料的形态结构表征方法。
一、X射线衍射法X射线衍射法是一种常用的表征高分子材料晶体结构的方法。
通过X射线与高分子晶体的相互作用,可以获取到晶体的衍射图谱。
根据衍射图谱的特征峰位和峰强,可以确定高分子晶体的晶胞参数、晶体结构和晶格定向性等信息。
此外,X射线衍射法还可以用于探测高分子晶体的结构缺陷和晶体的成分分布等。
二、扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜是一种高分辨率的显微镜,通过聚焦电子束扫描样品表面,利用样品表面反射、散射或透射的电子进行图像捕捉。
在高分子材料的形态结构表征中,SEM可以提供高分辨率的表面形貌和形态信息。
通过SEM观察,可以获得高分子材料表面的纹理、孔隙结构和材料表面的粗糙度等信息。
三、原子力显微镜(AFM)原子力显微镜是一种通过探针与样品表面间的相互作用力进行成像的高分辨率显微镜。
AFM可以在几纳米的水平上观察到样品表面的形貌和微观结构。
对于高分子材料的形态结构表征,AFM可以提供高分辨率的表面拓扑图像,并可以测量高分子材料的力学性能,如弹性模量和硬度等。
四、核磁共振(NMR)核磁共振是一种通过观察原子核在外加磁场下的共振吸收来表征物质结构和性质的方法。
在高分子材料的形态结构表征中,NMR可以提供高分辨率的物质结构信息,包括高分子链的序列和化学结构等。
通过NMR技术,可以分析高分子材料中不同官能团的相对含量和官能团之间的连接方式,揭示高分子材料的化学环境和化学性质。
五、差示扫描量热法(DSC)差示扫描量热法是一种通过测量高分子材料的热力学性质来表征其形态结构的方法。
通过对高分子材料加热或冷却过程中吸收或释放的热量进行测量,并与参考样品进行比较,可以确定高分子材料的玻璃化转变温度、熔点、热分解温度等特征参数。
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高分子材料的力学性能及表征方法
聚合物的力学性能是高分子聚合物在作为高分子材料使用时所要考虑的最主要性能。
它牵涉到高分子新材料的材料设计,产品设计以及高分子新材料的使用条件。
因此了解聚合物的力学性能数据,是我们掌握高分子材料的必要前提。
聚合物力学性能数据主要是模量(E),强度(σ),极限形变(ε)及疲劳性能(包括疲劳极限和疲劳寿命)。
由于高分子材料在应用中的受力方式不同,聚合物的力学性能表征又按不同受力方式定出了拉伸(张力)、压缩、弯曲、剪切、冲击、硬度、摩擦损耗等不同受力方式下的表征方法及相应的各种模量、强度、形变等可以代表聚合物受力不同的各种数据。
由于高分子材料类型的不同,实际应用及受力情况有很大的差变,因此对不同类型的高分子材料,又有各自的特殊表征方法、例纤维、橡胶的力学性能表征。
表征方法及原理
(1)拉伸性能的表征
用万能材料试验机,换上拉伸实验的样品夹具,在恒定的温度、湿度和拉伸速度下,对按一定标准制备的聚合物试样进行拉伸,直至试样被拉断。
仪器可自动记录被测样品在不同拉伸时间样品的形变值和对应此形变值样品所受到的拉力(张力)值,同时自动画出应力-应变曲线。
根据应力-应变曲线,我们可找出样品的屈服点及相应的屈服应力值,断裂点及相应的断裂应力值,样品的断裂伸长值。
将屈服应力,断裂应力分别除以样品断裂处在初制样时样品截面积,即可分别求出该聚合物的屈服强度σ屈和拉伸强度(抗张强度)σ拉值。
样品断裂伸长值除以样品原长度,即是聚合物的断裂伸长率ε。
应力-应变曲线中,对应小形变的曲线中(即曲线中直线部分)的斜率,即是聚合物的拉伸模量(也称抗张模量)E值。
聚合物试样拉伸断裂时,试样断面单维尺寸(厚或宽的尺寸)的变化值除以试样的断裂伸长率ε值,即为聚合物样品的“泊松比”(μ)的数值。
(2)压缩性能、弯曲性能、剪切性的表征。
用万能材料试验机,分别用压缩试验,弯曲试验,剪切试验的样品夹具,在恒定的温度、湿度及应变速度下进行不同方式的力学试验。
并根据不同的计算公式,求出聚合物的压缩模量、压缩强度、弯曲模量、弯曲强度、剪切模量、剪切强度等数据。
(3)冲击性能的表征。
采用摆锤式冲击试验机,按一定标准制备样品,在恒定温度、湿度下,用摆锤迅速冲击被测试样,根据摆锤的质量和刚好使试样产生裂痕或破坏时的临界下落高度及被测样品的截面积,按一定公式计算聚合物试样的冲击强度(或冲击韧性单位为J/cm2)。
(4)聚合物单分子链的力学性能。
用原子力显微镜(AFM)。
将聚合物样品配成稀溶液,铺展在干净玻璃片上,除去溶剂后得到一吸附在玻璃片上的聚合物薄膜(厚度约90mm)。
用原子力显微镜针尖接触、扫描样品膜,由于针间与样品中高分子的相互作用,高分子链将被拉起,记录单个高分子链被拉伸时拉力的变化,直至拉力突然降至为零。
可得到若干高分子链被拉伸时的拉伸力和拉伸长度曲线,由此曲线可估算单个高分子链的长度和单个高分子从凝聚态中被拉出时的“抗张强度”。
所用仪器
万能材料试验机
摆锤式冲击试验机
原子力显微镜AFM
聚合物的力学性能是高分子聚合物在作为高分子材料使用时所要考虑的最主要性能。
它牵涉到高分子新材料的材料设计,产品设计以及高分子新材料的使用条件。
因此了解聚合物的力学性能数据,是我们掌握高分子材料的必要前提。
聚合物力学性能数据主要是模量(E),强度(σ),极限形变(ε)及疲劳性能(包括疲劳极限和疲劳寿命)。
由于高分子材料在应用中的受力方式不同,聚合物的力学性能表征又按不同受力方式定出了拉伸(张力)、压缩、弯曲、剪切、冲击、硬度、摩擦损耗等不同受力方式下的表征方法及相应的各种模量、强度、形变等可以代表聚合物受力不同的各种数据。
由于高分子材料类型的不同,实际应用及受力情况有很大的差变,因此对不同类型的高分子材料,又有各自的特殊表征方法、例纤维、橡胶的力学性能表征。