纤维结晶度测量[重要课资]

1、纤维结晶度测量 1课堂使用 目前测试材料结晶度的方法主要有四种：目前测试材料结晶度的方法主要有四种： 1）差示扫描量热法(DSC)； 2）广角X衍射法( WAXD)； 3）密度法； 4）红外光谱法(IR)。 2课堂使用 1）差示扫描量热法）差示扫描量热法(DSC) 差示扫描量热法(DSC)是在程序控制温度下，测量输给物质和参 比物的功率差与温度关系的一种技术。 结晶聚合物熔融时会放热，DSC测定其结晶熔融时，得到的熔 融峰曲线和基线所包围的面积，可直接换算成热量。此热量是 聚合物中结晶部分的熔融热 。聚合物熔融热与其结晶度成正比, 结晶度越高，熔融热越大。 3课堂使用 DSC的前身是差热分析的

2、前身是差热分析DTA 记录的是温差信号记录的是温差信号 峰面积没有热焓意义峰面积没有热焓意义 4课堂使用 DSC 信号信号 根据根据 DIN 定义的吸热与放热峰定义的吸热与放热峰 DSC 曲线示例曲线示例 5课堂使用 -50050100150200250300 温度 / -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 DSC /(mW/mg) 样品称重：17.45mg 升温速率：10k/min 气氛：N2 坩埚：Al 加盖扎孔 PET 起始点: 中点: 比热变化*: 75 .1 76 .0 0 .455 J/(g*K) 面积: 峰值: 起始点: -34 .03 J/g

3、 149 .2 137 .6 面积: 峰值: 起始点: 44 .3 J/g 259 .9 242 .8 结晶度: 7 .34 % 放热 结晶度计算结晶度计算 6课堂使用 7课堂使用 结晶度计算结晶度计算 8课堂使用 结晶度计算结晶度计算 9课堂使用 结晶度计算结晶度计算 10课堂使用 2）广角）广角X衍射法衍射法( WAXD) 样品是由两个明显不同的相构成 ,由于晶区的电子密度大于非晶区 ,相应地产生晶区衍射峰和非晶区弥散峰 ,通过分峰处理后 ,计算晶区衍射峰的强度占所有峰总强度的份数即为试样的结晶度，有时为了简化 ,也可直接用各峰的面积进行结晶度计算而不需对其进行校正。样品是由两个明显不同的

4、相构成 ,由于晶区的电子密度大于非晶区 ,相应地产生晶区衍射峰和非晶区弥散峰 ,通过分峰处理后 ,计算晶区衍射峰的强度占所有峰总强度的份数即为试样的结晶度，有时为了简化 ,也可直接用各峰的面积进行结晶度计算而不需对其进行校正。样品是由两个明显不同的相构成 ,由于晶区的电子密度大于非晶区 ,相应地产生晶区衍射峰和非晶区弥散峰 ,通过分峰处理后 ,计算晶区衍射峰的强度占所有峰总强度的份数即为试样的结晶度，有时为了简化 ,也可直接用各峰的面积进行结晶度计算而不需对其进行校正。 原理：原理：样品是由两个明显不同的相构成 ，由于晶区的电 子密度大于非晶区 ，相应地产生晶区衍射峰和非晶区弥 散峰 ，通过分

5、峰处理后 ，计算晶区衍射峰的强度占所 有峰总强度的份数即为试样的结晶度，有时为了简化 ， 也可直接用各峰的面积进行结晶度计算而不需对其进行 校正。 11课堂使用 测试方法测试方法 采用图解分峰进行结晶度计算。计算公式如下: 式中,Xcw为 X射线衍射法测定的；Ic 为结晶衍射峰强 度;Ia 为非结晶弥散峰强度。 实验采用波长与聚合物晶格尺寸相近的靶,再进行计 算机分峰的数据处理，衍射数据经过空气散射校正,极 化因子校正,使用归一化因子归一化为电子单位,然后进 行康普顶校正,数据校正工作由计算机处理。将校正后 的衍射数据送入计算机进行分峰处理,计算机自动打印 出分峰的结果,即给出结晶度等值。 1

6、2课堂使用 3）密度法）密度法 密度法测定高聚物结晶度的依据是:高分子链在晶 区中呈有序密堆砌 ,因而其密度高于无序非晶区 的密度 ,并假设试样的结晶度可按两相密度的线 性加和求得。用该方法测定的结晶度( Xcg )可根 据下式计算: 式中d, dc和da分别为试样、完全晶态及完全非晶 态的密度。 13课堂使用 红外光谱法红外光谱法(IR) 原理原理：高聚物结晶时,会出现非晶态高聚物所没有的 新的红外吸收谱带-“晶带”,其强度随高聚物结晶 度的增加而增加,也会出现高聚物非晶态部分所特有 的红外吸收谱带-“非晶带”,其强度随高聚物结晶 度增加而减弱. 可见,测定晶带和非晶带的相对强度,便可以 确定其结晶度。 14课堂使用 测试测试方法方法 由红外光谱法测得结晶度,通常表达式如下: 先选取某一吸收带