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cx表示，则有：%100无定形区重量晶区重量晶区重量cx（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(111caccxx（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cx，即：%100)()(acaccx（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。2、药品聚乙烯，工业级；去离子水；乙醇水溶液。四、实验步骤1、用接触点温度计调节水温至25±0.1℃。2、用试管、滴液漏斗和玻璃搅拌棒按图4-1组装。试管中加入重量百分浓度约为50%的乙醇水溶液，约至试管容积1/3处。然后放入待测样品三小粒，这时，样品均沉入管底。3、整个装置放在已恒温好的超级恒温槽内，在保持恒温的条件下，用滴液漏斗逐滴加入蒸馏水，同时，上下缓慢移动玻璃搅拌棒使之混合均匀。至样品悬浮在溶液的中部，不浮也不沉，保持0.5h，此时混合液体的密度即为该样品密度。4、用洁净干燥的滴管吸出约60ml混合液体至洁净干燥烧杯中待测密度。5、在分析天平上称得比重瓶的重量W0，然后取下瓶塞，灌满被测液体，放入恒温槽内。当温度达到平衡后盖上瓶塞，多于液体从毛细管溢出。用滤纸擦去毛细管口外的液滴，从恒温槽中取出并擦净瓶外液体，称出加液体后的重量W2。倒出瓶中的液体，用蒸馏水洗净书此后再装满蒸馏水，用同样的方法称得W2，则液体密度为：20201（4-4）式中，2—测量温度时纯水的密度。6、根据式（4-4）计算聚乙烯密度；利用式（4-3）算出聚乙烯结晶度cx。五、注意事项1、在实际测量材料的密度时，所选择的被测液体应符合下列要求：（1）能满足所需的密度范围。（2）不被试样吸收、不会与试样发生任何化学反应和物理作用。（3）两种液体能以任何比例相互混合。（4）两种液体混合时不发生任何化学反应。（5）具有低的粘度和挥发性。（6）价廉、易得。2、毛细管口的液滴必须在比重瓶离开恒温槽之前擦掉，否则，当比重瓶从恒温槽取出后，由于室温较低，使毛细管液面下降，影响测定结果。3、为了消除偶然误差，对装液和称重操作必须重复三次以上，取其平均值。六、思考题1、结晶高聚物的密度c可如何得到？2、结晶度的高低对聚合物性质有什么影响？