实验8密度梯度管OK

1、人有如下关系:卩=叼九+叼（1-九）（2）式中为样品中结晶区比容，可以从X光衍射分析所得的晶胞参数讣算求得;为样品中无泄形区的比容，可以用膨胀讣测左不同温度时该聚合物熔体的比容，然后外推得到该温度时非晶区的比容的数值。根据（2）式，样品的结晶度可按下式计算:V-VnxlOO% =pAp-ppg-Pa)xlOO%比容为密度的倒数，即卩=丄。这里Pc为被测聚合物完全结晶（即100%结晶）P时的密度，Pa为无定形时的密度，从测得聚合物试样的密度P可算岀结晶度f“ 将两种密度不同，又能互相混溶的液体置于管筒状玻璃容器中，髙密度液体在 下，低密度液体轻轻沿壁倒入，由于液体分子的扩散作用，使两种液体界面被

2、适当 地混合，达到扩散平衡，形成密度从上至下逐渐增大，并呈现连续的线性分布的液 柱，俗称密度梯度管。将已知准确密度的玻璃小球投入管中，标定液柱密度的分布, 以小球密度对其在液柱中的高度作图，得一曲线（图8-1）,苴中间一段呈直线，两 端略弯曲。向管中投入被测试样后，试样下沉至与其密度相等的位這就悬浮着，测 试试样在管中的髙度后，由密度-液柱髙度的直线关系图上査出试样的密度匚也可 用内插法计算试祥的密度。三、仪器与试剂：带磨口塞玻璃密度梯度管、恒温槽、测高仪、标准玻璃小球一组、密度计、磁 力搅拌器。水、工业乙醇、聚乙烯、聚丙烯（小粒样品）。四、实验步骤:1. 密度梯度管的制备根据欲测试样密度的大

3、小和范囤，确定梯度管测量范用的上限和下限，然后选 择两种合适的液体，使轻液的密度等于上限，重液的密度等于下限。同时应该注意 到，如选用的两学号：种液体密度值相差大，所配制成的梯度管的密度梯度范用就 大，密度随髙度的变化率较大，因而在同样高度管中其精确度就低。选择好液体体 系是很重要的，常用的典型体系如表7-1所示。体采髓度 MBCg/em1)甲諄-苯甲諄0.800. 92异丙静水0.79 1.00乙莎水0. 791.00畀丙静曲乙二护0. 79711乙化该0. 791.59甲苯四氯化碳0. 871 59水-决化紡LOO-L41水硝腋钙1.00-1.60四氯化该二摸丙烷1 607 99二凄丙烷二

4、澳乙烷1.99-2.181.2二演乙烷心仿2 182. 29表8-1常用的廈梅廈曲液体系表乩2幾餐直星韵鼻杰与孳态的毒度M *密度(g/cmOAAL0140 854全同录丙烯0.9360.854等规聚苯乙烯L1201.052聚甲蜃I. 5061.215全同WTM-10. 950.868天然標胶1.000.91尼龙61.230LO84尼龙661.2201.069茂对草二甲敵乙二1.4551.336选择密度梯度管的液体，除满足所需密度范用外还要求：不被试样吸收，不 与试样尼任何物理、化学反应：两种液体能以任何比例相互混合：两种液体混 合时不发生化学作用：具有低的粘度和挥发性。本实验测泄聚乙烯和聚丙

5、烯的密度，样品能吸湿，选用水-工业乙醇体系。密度梯度管的配制方法简单，一般有三种方法：（1）两段扩散法。先把重液倒入梯度管的下半段（为总液体量的一半），再把轻液 非常缓慢地沿管壁倒入管内的上半段，两段液体间应有淸晰的界而。切勿使液体冲 流造成过度的混合。导致非自行扩散而影响密度梯度的形成。然后用一根长的搅拌 棒轻轻插至两段液体的界而作旋转搅动约10s,至界而消失。梯度管盖上磨口塞后, 平稳移入恒温槽中，梯度管内液而应低于槽内水的液而恒温放置约24h后，梯度即 能稳左，可以应用。这种方法形成梯度的扩散过程较长，而且密度梯度的分布呈反“S”形曲线，两段略弯曲，只有中间的一段宜线才是有效的梯度范围（

6、图8-1 ）0（2）分段添加法。选用两种能达到所需密度范用的液体配成密度有一立差数的四 种或更多种混合液，然后依次由重而轻取等体枳的各种混合液，小心缓慢地加入管 中，按上述地搅动方式使每层液体间的界面消失，亦可不加搅拌。恒温放数小时 后梯度管即可稳定。显然，管中液体的层次越多，液体分子的扩散过程就越短，得 到的密度梯度也就越接近线性分布。但是，要配成一系列等差密度的混合液较为繁 琐。（3）连续注入法。如图5-2所示，A、B是两个同样大小的玻璃圆筒，A盛轻液，B盛重液，它们的体积之和为密度梯度管的体积，B管下 部有搅拌子在搅拌，初始流入梯度管的是重液，开始流 动后B管的密度就慢慢变化，显然梯度管

7、中液体密度变 化与B管的变化是一致的。2. 密度梯度管的校验配制成的密度梯度管在使用前一泄要进行校验，观 察是否得到较好的线性梯度和精确度。校验方法是将已 知密度的一组玻璃小球（直径为3mm左右），由比重大 至小依次投入管内，平衡后（一般要2h左右）用测高仪 测泄小球悬浮在管内的重心高度，然后做出小球密度对 小球高度的曲线，如果得到的是一条不规则曲线，必须 重新制备梯度管。校验后梯度管中任何一点的密度可以 从标左曲线上査得。密度梯度是非平衡体系，随温度和 使用的操作等原因会使标定曲线发生改变。标立后，小 球可停留在管中作参考点，实验中已知密度的一组玻璃 浮标（玻璃小球）8个，每隔15min,记

8、录一次高度，在 连续两次之间各个浮标的位置读数，相差在土0. 1mm时, 平衡位置（一般约需2h）。3. 聚合物密度测左图8-2连续注入法制 备密度梯度管装置A：轻液容器；B：重液 容器；C：搅拌子：D： 磁力搅样器；E：梯度管;1，2：活塞就可以认为浮标已经达到（1）把待测样品用容器分别盛好，放入60C的真空烘箱中，干燥24h,取出放于 干燥器中待测。（2）取准备好的样品（聚乙烯、聚丙烯）先用轻液浸润试样，避免附着气泡，然 后轻轻放入管中，平衡后，测泄试样在管中的高度，重复测泄3次。（3）测试完毕，用金属丝网勺按由上至下的次序轻轻地逐个捞起小球，并且事先 将标号袋由小到大严格排好次序，使每取

9、出一个小球即装入相应的袋中，待全部玻 璃小球及试样依次捞起后，盖上密度梯度管盖子。五、数据记录及处理1. 标泄曲线，按下表记录实验数据，并作出标左曲线。浮标密度立即下降密度lomin后高度30min后离度2.试样密度的测左试样名称1立即下降髙度15min后高度30nin后高度密度3.结晶度的计算从文献上査得：尼龙66晶区密度P=1.220非晶区密度Pa= 1.069 尼龙6晶区密度Pc=1.230非晶区密度P. = 1.084根据公式(3)求出结晶度注：玻璃小球密度的标定制成的颗粒玻璃小球的玻璃壁厚度不同，得到密度不同的玻璃小球。首先可把 它们分成不同密度范囤的几个组，这种分类可用不同密度的混

10、合液体，根据小球在 这些溶液中沉浮的情况来判断，然后取我们校正密度梯度管所需的密度范I卞内的小 球来进行逐个标左。标左的方法是：在恒左的温度下，在带有磨口塞的量筒或管状 容器中，先配成一种混合液体，其密度与所需的最低密度相同，把玻璃小球放入液 体中，大于液体密度的小球都沉在底部，当温度达到平衡后，逐滴加入重液使液体 密度逐渐增大，同时均匀搅拌，直到有一小球上升即浮在液体中间，盖紧磨口塞， 使小球保持停止不动至少15min,然后,用精密的比重计测定密度，更精确的测量, 待混合液体倒入比重瓶中(已核准好的)称重，求得混合液体的密度，即小球的密 度。思考题：1. 如要测左一个样品密度，是否一泄要用密度梯度管，还可以用什么方法测左？2. 影响密度梯度管精确度的因素是什