高分子物理試驗(yàn)講義1

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高分子物理試驗(yàn)

目錄

試驗(yàn)一濁點(diǎn)滴定法測定聚合物的溶解度參數(shù)………………….1試驗(yàn)二用旋轉(zhuǎn)黏度計測定聚合物濃溶液的滾動曲線………….3試驗(yàn)三體積排除色譜法測定聚合物的分子量分布…………….6試驗(yàn)四用紫外分光光度法測高聚物的組成……………………11試驗(yàn)五、粘度計的動能校正……………………..14試驗(yàn)六、聚合物的熱重分析……………………..18試驗(yàn)七聚合物拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率的測定…………………20

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試驗(yàn)一濁點(diǎn)滴定法測定聚合物的溶解度參數(shù)

聚合物的溶解度參數(shù)是表示物質(zhì)混合能與相互的關(guān)系的參數(shù)，與物質(zhì)的內(nèi)聚能有關(guān)。對于小分子來說，內(nèi)聚能就是汽化能，可用試驗(yàn)測出摩爾汽化熱來表示其摩爾內(nèi)聚能，從而得出其溶解度參數(shù)。因聚合物不能揮發(fā)，也不存在氣態(tài)，因此其溶解度參數(shù)不能由汽化熱直接測得。用于測定聚合物溶解度參數(shù)的試驗(yàn)方法有黏度法、交聯(lián)后的溶脹平衡法、反相色譜法和濁點(diǎn)滴定法等。也可通過組成聚合物基本單元的化學(xué)基團(tuán)的摩爾吸引常數(shù)來估算。確定某一聚合物的溶解度參數(shù)對聚合物的選擇的重要意義。一、目的要求

1.學(xué)習(xí)用濁點(diǎn)滴定法測定聚合物的溶解度參數(shù)。2.了解溶解度參數(shù)的基本概念和實(shí)用意義。3.了解聚合物在溶劑中的溶解狀況。二、基本原理

溶解度參數(shù)是表示物體混合能與相互溶解的關(guān)系。根據(jù)溶解度參數(shù)的定義，溶解度參數(shù)?應(yīng)為“內(nèi)聚能密度〞的平方根，即：

??(?EV)1/2（1）

濁點(diǎn)滴定法是在兩元互溶體系中，假使聚合物的溶解度參數(shù)?p在兩個互溶的溶劑?s值的范圍內(nèi)，就可調(diào)理這兩個互溶混合溶劑的溶解度參數(shù)?sm，使?sm與?p很接近。只要把兩個互溶的溶劑依照一定的百分比配成混合溶劑，該混合溶劑的溶解度參數(shù)?sm可以近似地表示成：

?sm??1?1??2?2（2）

式中，?1，?2分別是混合溶劑中組分1和組分2的體積分?jǐn)?shù)。

將待測聚合物于某一溶劑中，然后用沉淀劑來滴定（該沉淀與溶劑互溶）。滴至溶液開始出現(xiàn)混濁即可得到混濁點(diǎn)時混合溶劑的溶解度參數(shù)?sm值。

聚合物溶于兩元互溶溶劑的體系中，體系的溶解度參數(shù)應(yīng)有一個范圍，本試驗(yàn)選用兩種不同溶解度參

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數(shù)的沉淀劑滴定聚合物溶液，這樣可得到溶解該聚合物混合溶劑的溶解度參數(shù)的上限和下限，取其平均值就是聚合物的溶解度參數(shù)?p值。

?p??mh??ml2（3）

式中，?mh為高溶解度參數(shù)的沉淀劑滴定聚合物溶液在混濁點(diǎn)時混合溶劑的溶解度參數(shù)；?ml為低溶解度參數(shù)的沉淀劑滴定聚合物的混濁點(diǎn)時混合溶劑的溶解度參數(shù)。三、主要試劑和儀器1．主要試劑

三氯甲烷，正戊烷，甲醇，聚苯乙烯2.主要儀器

10ml滴定管，大試管，移液管10ml、5ml各一支，25ml容量瓶，50ml燒杯四、試驗(yàn)步驟

1.稱取0.2g聚合苯乙烯，溶于25ml選定的溶劑中（先用三氯甲烷作溶劑）。用移液管取5ml溶液，放入

一試管中，用正戊烷滴定，滴定時要輕輕晃動試管，至沉淀不消失為滴定終點(diǎn)。記錄下來滴定用去的正戊烷體積，然后再用甲醇沉淀劑滴定聚合物溶液，直至沉淀不再消失為止，記錄下來消耗甲醇的體積。2.將0.1g、0.05g聚苯乙烯溶于25ml溶劑中，按1，2操作順序進(jìn)行滴定。五、數(shù)據(jù)處理

1.由式（2）計算混合溶劑的溶解度參數(shù)?mh和?ml2.由式（3）計算聚合物的溶解度參數(shù)?p3.將結(jié)果列于下表：溶液濃度/g.ml-1六、結(jié)果與探討

1.將求得的苯乙烯的溶解度參數(shù)值同文獻(xiàn)值對照，比較有無偏差，查找原因。

2.濁點(diǎn)滴定法測定聚合物溶解度參數(shù)時候，根據(jù)什么原則選擇溶劑和沉淀劑？溶劑與聚合物的溶解度參

數(shù)相近，能否保證二者相溶？為什么？

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正戊烷/ml甲醇/ml?mh?ml?p

試驗(yàn)二用旋轉(zhuǎn)黏度計測定聚合物濃溶液的滾動曲線

依照流體力學(xué)的觀點(diǎn)，流體可分為理想流體和實(shí)際流體兩大類。理想流體在滾動時無阻力，故稱為非黏性流體。實(shí)際流體滾動時有阻力和摩擦力（或稱剪切應(yīng)力），故又稱為黏性流體。根據(jù)作用于流體上的剪切應(yīng)力與產(chǎn)生的剪切速率之間的關(guān)系，黏性流體又可分為牛頓流體和非牛頓流體。研究流體的滾動特性，對聚合物的加工工藝方面有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。一、目的意義

1.學(xué)會使用NDJ-4型旋轉(zhuǎn)黏度計。

2.計算恒溫條件下，當(dāng)剪切速率變化時被測流體的黏度值，并繪制流體的滾動曲線。3.求出滾動冪律指數(shù)n和稠度系數(shù)K，并根據(jù)滾動冪律指數(shù)n判定所測流體性質(zhì)。二、基本原理

取相間距dy的兩薄層流體，下層靜止，上層有一剪切力F，使其產(chǎn)生一速度du。由于流體間有內(nèi)摩擦力影響，使下層流體的流速比緊貼上層流體的流速稍慢一些，至靜止面處流體的速度為零，其流速變化呈線性。這樣，在運(yùn)動和靜止面之間形成一速度梯度du/dy，也稱之為剪切速率。

在穩(wěn)態(tài)下，施于運(yùn)動面上的力F，必然與流體內(nèi)因黏性而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力相平衡，根據(jù)牛頓黏性定律，施于運(yùn)動面上的剪切應(yīng)力?與速度梯度du/dy成正比，即

??F/A??dudy（1）

式中，du/dy為剪切速率，用??表示；?為比例常數(shù)，稱為黏度系數(shù)，簡稱為黏度。式（1）可改寫為：

?????（2）

以剪切應(yīng)力?對剪切速率??作圖，所得的圖線稱為剪切滾動曲線，簡稱為滾動曲線：

（1）牛頓流體的滾動曲線是通過坐標(biāo)原點(diǎn)一直線，其斜率即為黏度，即牛頓流體的剪切應(yīng)力和剪切速

率之間的關(guān)系完全聽從于牛頓黏性定律：

???

??，水