高分子现代分析方法.ppt

1、13:17:13,高分子现代分析方法,徐 鼐,13:17:13,通过现代测试和表征手段所认识的宏观和微观物质世界,引子,13:17:13,宇宙宏观世界,13:17:13,（1）宇宙是由一大群运动的恒星、大量的气体 和尘埃组成的物质系统,（2）无边无际的宇宙中大约有几十亿个像银河系 这样的星系。星系离我们最远的超过100亿 光年,（3）宇宙间恒星总数约1022个,宇宙有无边际?,13:17:13,二、物质的组成,13:17:13,物质由极其微小的微粒（分子）构成，分子由原子构成,分子：保持物质的性质的微粒。要借助电子显微镜才能观察。,直径约为百亿分之几 米、大约是0.30.4纳米（nm) 1nm

2、10的负九次方米,物质,分子,原子,13:17:13,原子的结构,原子核,核外电子,质子,中子,？,夸克,夸克,？,13:17:13,绪论,一、聚合物结构分析的研究对象 二、常用仪器 三、准备工作 四、实施,13:17:13,一、聚合物结构分析的研究对象,高分子与小分子结构和性能上的差别：,微观性质上，多分散性 结构上的多层次性三级结构 在和物理性质有关的量上具有一定程度的 不确定性与模糊性,1. 聚合物结构的特点,13:17:13,13:17:13,新时期高分子的分子设计,传统的研究方法 1 高分子材料的合成 2 性能与结构研究 3 加工方法和技术开发 4 寻找应用场合,高分子分子及共混复合

3、设计 1 确定使用场合 2 要求的使用性能 3 各层次结构的设计 4 合成或加工方法研究，得到所需性能材料,2. 高分子科学发展的现状与趋势,13:17:13,组成-结构-性能关系举例：,例一：聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)和聚丙烯酰胺(PAM)均为线性聚合物，为何只能溶解不能熔融？ 例二：聚氯乙烯(PVC)为何耐热性差？为何阻燃性优异？,13:17:13,一、,分子中的极性基团形成强烈H键作用，导致上述聚合物大分子链段受热后仍不能自由运动，其熔点高于分解温度，故只能软化，不能熔化。 H键作用通过红外吸收、核磁共振等表征,13:17:13,二、,聚氯乙烯软化点为80，于130开始分解变

4、色，析出HCl。在火灾作用下，遇到明火后即进行缓慢的燃烧，如离火会自熄。其阻燃的机理就是燃烧时释放出的氯化氢，具有捕捉自由基的功能，而变得难燃。燃烧时放出HCl等有毒气体。,降解机理可通过实时红外、质谱等手段研究,13:17:13,例三、为何聚乳酸韧性差，如何提高韧性？为什么？,13:17:13,三、,聚乳酸结晶速度缓慢，其非晶态的聚集结构是造成材料脆性的主要原因。通过加入成核剂或经过合适的热处理，加快聚乳酸的结晶速度和结晶度，并控制球晶尺寸，可以得到柔韧性好的聚乳酸材料,加入成核剂并进行热处理,13:17:13,弹性体增韧聚乳酸-银纹-剪切屈服理论,纯聚乳酸冲击断裂形貌(扫描电镜照片)，为典

5、型脆性断裂,聚乳酸/橡胶(80/20)共混物冲击断裂形貌 (扫描电镜照片)，为典型韧性断裂,放大倍数1500倍,13:17:13,例四、普通的碳酸钙力学强度差，脆性很大，为何贝壳的力学性能尤其是韧性出众，是优良的生物陶瓷材料？,透过扫描电镜照片可知，贝壳由95%的碳酸钙晶体和5%有机质组成，其碳酸钙以厚度为500nm的片层有序堆积而成，片层间由有机质作为粘合剂粘合牢固，为典型的“砖墙结构”。正是这种结构保证贝壳材料高的强韧性，为我们设计类似生物陶瓷提供了思路,13:17:13,聚合物结构分析，是利用现代分析技术，特别是仪器分析方法，测定高分子的链结构和凝聚态结构，探讨结构与性能之间的关系，以及

6、在合成、加工与应用过程中聚合物结构变化规律的一组技术，是高分子科学的重要组成部分。 高分子化学与物理是高分子专业的枝干，而现代分析技术则是我们结合专业知识探索高分子材料世界、开发高性能材料的桥梁和工具。,3.聚合物结构分析的定义,13:17:13,4.聚合物结构分析的研究对象,（一）高分子链结构的表征,近程结构：高分子结构单元 远程结构：分子尺寸,（二）聚合物凝聚态结构的测定重点！,（三）聚合物的力学状态和热转变温度重点！ 揭示高聚物微观结构和宏观性能之间的关系,（四）聚合物动态结构分析 连续原位（在线）分析,13:17:13,二、聚合物结构分析的常用仪器,电磁波谱法 热分析 色谱法 电磁辐射

7、的衍射与散射 电子分析法,13:17:13,13:17:13,13:17:13,13:17:13,13:17:13,13:17:13,13:17:13,三、聚合物结构分析的准备,1. 聚合物的分离 2. 聚合物的纯化除去聚合物样品中的低分子物 主要方法：抽提法、离子交换树脂法、再沉淀法 3. 聚合物溶解性实验 4. 聚合物的燃烧实验,13:17:13,13:17:13,一些聚合物在常见溶剂中的溶解性能比较,13:17:13,13:17:13,常见的聚合物燃烧试验的现象及气味比较,13:17:13,四、聚合物结构分析的实施,1. 预备知识 2. 了解仪器原理与应用范围 3. 确定分析的目的 4. 选择分析方法 5. 结果的判定与解析,高聚物结构与性能的关系 合成与加工工艺对结构与性能的影响 高聚物制品使用过程中的结构变化 高聚物材料的剖析 高分子材料的设计,13:17:13