1課堂內容安排緒論聚合物顯微結構分析(OM,SEM，TEM)X射線衍射(WAXD，SAXS)聚合物熱分析(DSC,TGA,DMTA)其它（IR，GPC,Rehology）2聚合物鏈結構的主要表征手段質譜(MS)紅外光譜法（IR）(定性）紫外光譜法（UV（定量）核磁共振法（NMR）3質譜(MassSpectrum,MS)定義

指樣品分子(或原子)離子化后形成具有各種質荷比(m/e)的離子,進而在電磁場的作用被分離,并將收集到的離子按質荷比的大小排列成的譜.測定化合物的分子式和分子量聚合物的主體結構單元聚合物材料的添加劑√4NMR原理

它是利用具有核磁矩的原子核作為磁探針來探測分子內部局部磁場的情況，從而得到有關分子結構方面的信息。5差示掃描量熱法（DSC）結晶部分的熔融（熔點Tm，熔融熱）非晶部分的玻璃化轉變（Tg

）液晶聚合物的相轉變溫度進行各類反應的動力學研究結晶度純度共混體系的相容性光學顯微鏡在聚合物研究中的應用制樣方法熱壓制膜

溶液揮發成膜

OM在高分子研究中的應用研究聚合物球晶類型及生長過程研究聚合物共混物體系(a)(b)(c)

(d)

(e)

(f)Spheruliticmorphology(samemagnification,bar=100m)ofneatPHBVcrystallizedatdifferenttemperatures.

(a)85,(b)90,(c)95,(d)100,(e)105,and(f)110oC結晶溫度對球晶形態的影響

多晶X-ray衍射在聚合物中的應用

物相分析（區分晶態與非晶態、高聚物鑒定）結晶結構與多晶型結晶度的測定晶粒表觀尺寸的測定取向測定由衍射花樣判斷非晶無取向：彌散環赤道線上的彌散斑非晶取向：結晶無取向：有系列同心銳環結晶取向：有系列對稱弧結晶高度取向：對稱斑點

區分晶態與非晶態X射線衍射法測量原理：利用結晶的和非晶的兩種結構對X射線衍射的貢獻不同，把衍射照片上測得的衍射峰分解為結晶的和非晶的兩部分，結晶峰面積與總的面積之比即為結晶度分清晶區和無定形區對曲線下面積的貢獻，就能用下列公式計算重量結晶度：廣角X光衍射法Ic衍射角2背景Ia衍射強度晶區衍射非晶區衍射IcIa總衍射強度=晶相與非結晶相衍射強度之和Ac：晶相的衍射面積Aa：非晶相的散射面積量熱法（DSC）結晶度定義為聚合物的結晶部分熔融所吸收的熱量與100%結晶的同類聚合物熔融所吸收的熱量之比。從理論上來講，某一結晶樣品的熔融熱焓Hm與其結晶熱焓Hc相等，但對于大多數結晶性聚合物，用DSC測定的Hm總是稍大于相應的Hc。其差值大小取決于樣品的結晶速度和結晶平衡過程。通常都采用Hm來計算結晶度Xc：

為相同化學結構、100%結晶的同類樣品的熔融熱焓結晶聚合物的紅外光譜圖上具有特定的結晶敏感吸收帶,簡稱晶帶,它的強度與結晶度有關,即結晶度增大晶帶強度增大,反之如果非結晶部分增加,則無定形吸收帶增強,利用這個晶帶可以測定結晶聚合物的結晶度.

紅外法測結晶度核磁法測結晶度如果不僅使結晶部分而且使無定形部分的鏈段運動也處于停滯狀態,在此低溫下聚乙烯的NMR吸收曲線是單一的幅度較寬的峰,如果溫度增高接近熔點,吸收曲線變成單一的幅度較窄的峰.在一般的溫度范圍內則是相當于結晶區寬幅部分和相當于非結晶區尖銳部分(這和液體的情況相同)相重疊的曲線.

結果與討論:1.d(001)=32.36à38.08à說明PLLA已插入粘土片層間；2.隨著15A粘土含量的增加，衍射峰的面積增加，即強度增大。Cloisite15ACloisite25A1.d(001)=20.04à

36.03à插層結構；2.峰變寬，局部平行堆積的結構被破壞，插層/剝離結構共存Cloisite30B單一峰值d(001)=18.26à,即原始粘土的層間距，說明共混物處于完全剝離狀態；特點：穩定，熔融重結晶后不會重新聚集甚至團聚。TEM電鏡樣品的制樣技術液相成膜法將聚合物的稀溶液（0.1-0.5%）直接滴于帶有支持膜的載網上，溶劑揮發干燥后成膜超薄切片法用超薄切片機在低溫（-100oC）可獲得50nm左右的薄試樣SEM電鏡樣品的制樣技術制樣簡單，對于導電性材料，可用導電膠粘貼在銅或鋁的樣品座上但大多數聚合物樣品為絕緣體，因此需在觀察前于真空中噴鍍金屬膜，以增強圖像的立體感電鏡在聚合物研究中的應用觀察聚合物的聚集態結構（非晶、晶態結構）研究聚合物的多相共混體系（研究聚合物共混體系中的相行為與分散、研究聚合物共混體系中的斷裂機理）在聚合物納米復合材料研究中的應用熱分析(ThermalAnalysis)概述熱重分析(TG)示差掃描量熱法(DSC)動態力學分析(DMA)曲線玻璃化轉變結晶基線放熱行為（固化，氧化，反應，交聯）熔融固固一級轉變分解氣化DTA曲線吸熱放熱ΔT(℃)dH/dt(mW)TgTcTmTdDSCDSC在高分子研究中的應用各種轉變溫度的測定結晶動力學的研究聚合物共混體系中相行為及結晶行為的研究樣品用量5mg左右加熱到玻璃化轉變溫度以上（非晶高分子）或熔點溫度以上（結晶高分子）消除熱歷史以最快速率將溫度降到預估Tg以下再以10或20C/min的升溫速率測定TgTg測定方法結晶速率及其動力學分析聚合物熔體等溫結晶放熱的DSC曲線和結晶分數與時間關系如圖所示。某一時間t的結晶分數是由DSC曲線的部分面積St除以總面積So而得。結晶分數~時間曲線一般呈S形曲線，除尾部一小部分曲線外，通常均可用經典的Avrami方程描述。titt1/2tft放熱dQ/dt(t)10ab(a)等溫結晶DSC曲線(b)結晶分數與時間關系

Avrami方程的形式為：(t)：t時刻結晶分數 k(T)—與溫度有關的結晶速率常數； n—Avrami指數，與成核機制和結晶形態有關ResultsanddiscussionMiscibilitystudyDSCtracesofPBSU/PVPhblendsforthemelt-quenchedsamplesataheatingrateof20C/min.ResultsanddiscussionMiscibilitystudyPhasebehaviourofPBSU/PVPhblendsasafunctionofPVPhweightfraction.熱重試驗的譜圖解析在熱重試驗中，試樣質量W作為溫度T或時間t的函數被連續地記錄下來，即：W=f(Tort),TG曲線表示加熱過程中樣品失重累積量，為積分型曲線；DTG曲線是TG曲線對溫度或時間的一階導數，即質量變化率dW/dT或dW/dt，為微分型曲線。起始水分可燃燒物填料及灰分填充尼龍的TG曲線TG在高分子材料研究中的應用聚合物的定性和定量鑒定材料熱穩定性材料熱分解溫度，分解機理及動力學研究氧化降解機理及動力學過程縮聚聚合物的固化程度酚醛樹脂（PF）PF固化過程中生成小分子H2O脫水失重量最多的固化溫度最佳的固化溫度————評價材料的各種使用性能耐熱性耐寒性（低溫韌性）耐環境能力（老化）消音減震性能等溫度掃描模式的應用時間掃描模式的應用用于熱固性樹脂（如環氧樹脂）及其復合材料的固化過程的研究，從而選擇最佳固化工藝條件。固化完全時間軟化點凝膠點測定（材料模量下降，發生軟化的時間）