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高分子材料研究方法材料学院2011.03性质:专业基础选修课任务:了解和熟悉高分子材料结构与性能研究、测试的基本原理和实验技术,初步掌握各种仪器分析手段的特点、应用范围及分析技巧,使得在今后的工作中能较正确地选择和应用测试方法,分析测试结果本课程的性质及任务本课程的主要教学内容波谱分析•IR、UV、NMR、MS、Raman、X-ray光散射•SLS、DLS热分析•DTA、DSC、TG(A)、DMA流变性•Rheometer显微技术分析•POM、SEM、TEM、AFM本课程的重点各种分析方法的基本原理各种分析方法在聚合物研究中的应用正确地选择和应用测试方法,分析测试结果(WAXD、DSC、TEM)教材及参考书第一章绪论关于高分子概念的几种常用术语Macromolecule——大分子、高分子化合物(分子量很大的化合物M10000)Polymer——聚合物(由单体聚合而成的由许多重复单元以共价键连接形成的较大分子量的化合物Highpolymer——高聚物(M10000)Polymerphysics——高分子物理(聚合物物理)Macromolecularphysics——大分子物理Wunderlich.B分析技术(仪器)的发展与科技的进步X射线衍射:(WAXD、SAXS)•伦琴(德,1901,Nobel)•劳厄(德,1914,Nobel)•布拉格(英,1915,Nobel)拉曼光谱(Ramanspectra)•拉曼(印度,1930,Nobel)核磁共振(NMR)•布洛赫,珀塞尔(美,1944,Nobel)相差显微镜(phasecontrastmicroscopy)•塞尔尼克(荷兰,1953,Nobel)电子显微镜(TEM、SEM)•鲁斯卡(德,1986,Nobel)扫描隧道显微镜(STM)•宾尼,罗雷尔(瑞士,1986,Nobel)一、聚合物结构与形态的特点结构:微观-介观-宏观构造Architecture构型Configuration构象Conformation分子构造(Architecture)(a)Linear(b)ring(c)star-branched(d)H-branched(e)comb(f)ladder(g)dendrimer(h)randomlybranched键接异构几何异构旋光异构构型(Configuration)H2CCHOHH2CHCOHHCHOH2CCHOH2CCHOCH2-H2OC1C2C3C4Cn假设一根高分子链含有N个单键,每个单键可取M个不同的旋转角,则该高分子可能的构象数为:MN构象(Conformation)链段(Segment)柔顺性(Flexibility)高分子链的构象统计自由结合链自由旋转链等效自由结合链(高斯链)二、聚合物的状态及其行为高分子热运动的特点?运动单元的多重性高分子热运动是一个松弛过程高分子热运动与温度有关聚合物粘性流动的特点?高分子流动是通过链段的位移运动来完成的高分子流动不符合牛顿流体的流动规律高分子流动时伴有高弹形变高弹态玻璃态黏流态温度形变TgTf非晶态聚合物的温度-形变曲线非晶态聚合物的模量-温度曲线熵弹性缠结粘弹性三、聚合物结构与性能测定方法概述(1)链结构:广角X-衍射(WAXD)、电子衍射(ED)、中心散射法、裂解色谱——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、偶极距法、旋光分光法、电子能谱等。(2)凝聚态结构:小角X-散射(SAXS)、电子衍射法(ED)、电子显微镜(SEM、TEM)、光学显微镜(POM)、原子力显微镜(AFM)、固体小角激光光散射(SSALS)1、聚合物结构的测定方法•结晶度:X射线衍射法(WAXD)、电子衍射法(ED)、核磁共振吸收(NMR)、红外吸收光谱(IR)、密度法、热分解法•聚合物取向度:双折射法(doublerefraction)、X射线衍射、圆二向色性法、红外二向色性法(infrareddichroism)•聚合物分子链整体的结构形态:•分子量:溶液光散射、凝胶渗透色谱、沸点升高、黏度法、扩散法、超速离心法、溶液激光小角光散射、渗透压法、气相渗透压法、端基滴定法•支化度:化学反应法、红外光谱法、凝胶渗透色谱法、粘度法•交联度:溶胀法、力学测量法•分子量分布:凝胶渗透色谱、熔体流变行为、分级沉淀法、超速离心法体积的变化:膨胀计法、折射系数测定法热力学性质的变化:差热分析法(DTA)、差示扫描量热法(DSC)力学性质的变化:热机械法、应力松弛法,动态测量法如动态模量和内耗等电磁效应:介电松弛、核磁共振(NMR)•3、聚合物性能的测定(略)2、聚合物分子运动(转变与松弛)的测定•XPS(X-射线光电子能谱)•Ellipsometry(椭圆偏振仪)•X-薄膜衍射仪其它常用的高分子测试仪器向微观领域发展实验室设计及组装多种仪器联用四、聚合物分析仪器的发展趋势
本文标题:高分子材料研究方法绪论
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