密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度.pdf

实验1 密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度 高聚物的密度是高聚物的重要物理参数之一，它对于指导高聚物的合成、成型工艺以及探索结构 与性能之间的关系等方面都是不可缺少的数据。而对于结晶高聚物来说，结晶度反映了物质内部结构 规则程度，影响着其许多物理、化学性能和应用性能，密度和结晶度之间有着密切的关系。因此，测 定高聚物的密度和结晶度，对研究其结构状态进而控制材料的性能有着很大的实用意义。 测定高聚物结晶度的方法很多，有X-射线衍射法、红外吸收光谱法、核磁共振法、差热分析法、 反相色谱法、化学方法（水解法、甲酰化法、氘交换法）、密度法等等。其中前几种方法都需要使用 复杂的仪器设备，而密度法是从较容易测定的高聚物密度换算成结晶度，既简单易行，又较为准确。 凡是能测定出高聚物试样密度的方法都属于密度法。本实验采用密度法中的一种方法── 密度梯度管 法测定高聚物的结晶度。 一、实验目的 1. 了解用密度梯度管法测定高聚物的密度和结晶度的基本原理和方法。 2. 学会用连续灌注法制备密度梯度管的技术及密度梯度管的标定方法。 3. 用密度梯度管测定结晶高聚物试样的密度，并计算其结晶度。 二、实验原理 将两种密度不同且又能互溶的液体配制成一系列等差密度的混合液，并按照低密度液体（轻液） 位于高密度液体（重液）之上的层次，把不同密度的混合液置于带有刻度的玻璃管中，由于液体分子 的扩散作用，管中的液体密度将会从下到上呈连续的线性分布，这就是密度梯度管。当把一个颗粒状 试样放入密度梯度管中时，根据悬浮原理，试样会在与其密度相等的液位上悬浮不动。配制密度梯度 管所选用的轻液和重液种类不同时，密度梯度管的密度梯度范围就会不同。在本实验后面的附表1-1中 列出了一些常用的密度梯度管溶液体系。 密度 将若干个已知其准确密度的标准玻璃小球放入密度 梯度管中，读出各个小球在密度梯度管中的高度值，再 以玻璃小球的密度值对小球的高度值作图，就可得到该 密度梯度管的标定曲线。该曲线的中间段呈直线，两端 略弯曲（如图1-1所示），其直线段为该密度梯度管的有 效区段。当把所需测定的结晶高聚物试样放入该密度梯 高度 度管中时，只要试样处于有效区段内，则从试样的高度 图 1-1 密度梯度管的标定曲线 值就可由标定曲线上读出该试样的密度值。 由于高分子结构的复杂性，结晶高聚物总是呈晶区与非晶区共存的状态，常采用结晶度的概念来 描述结晶高聚物的结晶程度高低： m 晶区质量 x c 100×% (1-1) 晶区质量 +非晶区质量 v 晶区体积 xc 100×% (1-2) 晶区体积 +非晶区体积 x m 和x v 分别是以质量百分数和体积百分数表示的结晶度。 c c 若假设高聚物的密度ρ具有线性加和性： × + − ρ ×x v (1ρ ) x v ρ (1-3) c c c a .83. 则可得到： ρ ρ− v a