高分子实验讲义(7)

2019-01-07 13:57

如,不同的样品,在正交偏光显微镜可观察到如下的图象:

1.非晶体(无定形)的聚合物薄片,因为是光均匀体,没有双折射现象,光线被两正交的偏振片所阻栏,因此视场是暗的,如PMMA,无规PS。 2.聚合物单晶体根据对于偏光镜的相对位置,可呈现出不同程度的明或暗图形,其边界和棱角明晰,当把工作台旋转一周时,会出现四明四暗。 3.球晶呈现出特有的黑十字消光图象,黑十字的两臂分别平行起偏镜和检偏镜的振动方向。转动工作台,这种消光图象不改变,其原因在于球晶是由沿半径排列的微晶所组成,这些微晶均是光的不均匀体,具有双折射现象,对整个球晶来说,是中心对称的。因此,除偏振片的振动方向外,其余部分就出现了因折射而产生的光亮。球晶中,由于沿半径排列的微晶的排列方式不同,球晶图象又可粗分为两种:聚丙烯、尼龙6等,可见到从中心向外发射的条纹,称为放射状球晶;低压聚乙烯、聚癸二酸乙二醇酯等则可见到绕中心,或相似于同心圆状的条纹,称为螺旋状球晶。这是由于晶片沿球晶半径作螺旋状排列而出现周期性的消光的结果。

4.由微晶组成的晶粒或晶块,看不见黑十字图象,一般没有规整的边界和棱角。当把工作台旋转一周时、虽然其内部各点有可能发生明暗的变化,但整块

来看,不会出现四明四暗的情况。 三、 仪器和试剂

偏光显微镜及附件、载玻片、盖玻片、电炉、试样(PP、PE)、甘油

1.目镜;2。目镜筒;3.勃氏镜手轮; 4.勃

氏镜左右调节手轮;5.勃氏镜前后调节手轮;6.检偏镜;7.补偿器;8.物镜定位器;9.物镜座;10.物镜;11.旋转工作台;12.聚光镜;13.拉索透镜;14.可变光栏;15.起偏镜;16.滤色片;17.反射镜;18.镜架;19.微调手轮;20.粗调手轮。

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四、 实验步骤 1. 制样

2. 将少许聚丙烯树脂粒料放在260OC电炉上恒温的载玻片上,待树脂熔融之后,加上盖玻片,加压成膜,保温两分钟,然后迅速放入140-150的甘油浴中,结晶。平行做4个样,分别结晶10分钟,30分钟,60分钟和120分钟后取出。 3. 将少量聚乙烯粉料同样用熔融加压法制得薄膜,然后切断电炉电源,使样品缓慢冷却至室温。

4. 熟悉偏光显微镜的结构和使用方法。

5. 显微镜目镜分度尺的标定。首先标定显微镜目镜分度尺,因为目镜测微尺每格绝对值随放大倍数不同而不同。对每种放大倍数下目镜测微尺的绝对值进行校正的方法是:推出检偏镜,把0.01 mm测微尺置于工作台中央,调好焦距使0.01mm测微尺清楚。移动工作台上测微尺使与目镜测微尺平行且使零点重合,根据0.01mm测微尺绝对增量计算目镜测微尺每格绝对值数值,例如80倍下0.01 mm测微尺100小格与目镜测微尺 62 小格重合 , 即目镜测微尺 l 小格绝对值=0.01×100/62=0.016 mm/格,用同样方法测定不同倍数的每格的绝对值。

6. 将制备好的样品放在载物台上,在正交偏振条件下观察球晶形态,估算球晶大小。 五、 思考题

根据实验条件和观察的现象,讨论聚丙烯结晶过程中球晶大小和结晶条件的关系,怎样才能得到较大的球晶?

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实验十 粘度法测定聚合物的分子量

一、 实验目的

掌握用乌氏粘度计测定高分子溶液粘度的方法并计算粘均分子量Mη。 二、 实验原理

高分子溶液具有比纯溶剂高得多的粘度,其粘度大小与高聚物分子的大小、形状、溶剂性质以及溶液运动时大分子的取向等因素有关。因此,利用高分子粘度法测定高聚物的分子量基于以下经验式: Mark经验式:

????KM?M-粘均分子量 K-比例常数

α-与分子形状有关的经验参数

K和α值与温度、聚合物、溶剂性质有关,也和分子量大小有关。K值受

式中:[η]-特性粘数

温度的影响较明显,而α值主要取决于高分子线团在某温度下,某溶剂中舒展的程度,其数值介于0.5~1之间。K与α的数值可通过其它绝对方法确定,例如渗透压法、光散射法等,从粘度法只能测定得[η]。

粘度除与分子量有密切关系外,对溶液浓度也有很大的依赖性,故实验中首先要消除浓度对粘度的影响,常以如下两个经验公式表达粘度对浓度的依赖关系:

?spC

2(10-1) ?[?]? K[?]C

ln?r(10-2)

?[?]??[?]2C C

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式中:?r-相对粘度 ?sp-增比粘度 ?sp/c-比浓粘度

c-溶液浓度

?,?-均为常数

?t?r??(10-3)

? 0 t 0

?sp??r?1 (10-4)

式中:t-溶液流出时间

t0-纯溶剂流出时间

显然

????lim

c?0?spc?limc?0ln?rc(10-5)

[?]即是聚合物溶液的特性粘数,和浓度无关,由此可知,若以?sp/c和ln?sp/c分别对c作图,则它们外推到c?0的截距应重合于一点,其值等于[?]。

?spC或ln?rC?spCln?rCC

图10-1 1 外推法求[η]值[?]值 图外推法求

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三、仪器和试剂 试剂:聚乙烯醇,水 仪器:乌氏粘度计 四、实验步骤

1. 玻璃仪器的洗涤:粘度计先用经砂芯漏斗滤过的水洗涤,把粘度计毛细管上端小球存在的中沙粒等杂质冲掉。抽气下,将粘度计吹干,再用新鲜温热的洗液滤入粘度计,满后用小烧杯盖好,防止尘粒落入。浸泡约2h后倒出,用自来水(滤过)洗净,经蒸馏水(滤过)冲洗几次,倒挂干燥后待用。其他如容量瓶等也须经无尘洗净干燥。

2. 测定溶剂流出时间:将恒温槽调节至〔25(或30)±0.1〕℃。在粘度计B、C管上小心地接上医用橡皮管,用铁夹夹好粘度计,放入恒温水槽,使毛细

图2 乌氏粘度计

管垂直于水面,使水面浸没a线上方的球。用移液

管从A管注入10mL溶剂(滤过)恒温10min后,用夹子夹住C管橡皮管,而将接在B管的橡皮管用洗耳球抽气,使溶剂吸至a线上方的球一半时停止抽气。先把洗耳球放开,而后放开C管的夹子,空气进入b球下面的小球,使毛细管内溶剂和A管下端的球分开。这时水平地注视液面的下降,用秒表记下液面流过a 线和b线的时间,此即为t0。重复3次以上,误差不超过0.2s。取其平均值作为t0。然后将溶剂倒出,粘度计烘干。

3. 溶液的配制:称取聚乙烯醇0.2-0.3g(准确至0.1mg),小心倒入25mL容量瓶中,加入约20mL水,使其全部溶解。溶解后稍稍摇动,置恒温水槽中恒温,用水稀释到刻度,再经砂芯漏斗滤入另一支25mL无尘干净的容量瓶中,

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