《高分子物理實驗》的實驗內(nèi)容分為七章,包括聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、高分子溶液的性質(zhì)、聚合物的力學(xué)性能、聚合物的熱性能、聚合物的加工性能、聚合物的電性能以及聚合物乳液的性質(zhì),部分實驗涉及的常用數(shù)據(jù)以附錄的形式列出。書中每個實驗都對實驗?zāi)康呐c要求、實驗原理、實驗儀器與試樣、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理作了詳細(xì)的敘述,列出思考題便于加深理解,同時對部分實驗還特別列出了注意事項,確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和儀器安全。
本書適合高分子相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生作為教材使用,也可供高分子材料領(lǐng)域內(nèi)從事研發(fā)、測試等工作的工程技術(shù)人員參考。
《高分子物理實驗》是在經(jīng)過多年使用的《高分子物理實驗講義》基礎(chǔ)上編寫成的,在實驗內(nèi)容的選擇上注重與理論課程的緊密結(jié)合,包括高分子結(jié)構(gòu)表征、高分子的轉(zhuǎn)變觀測以及高分子的性能測試。在選取實驗內(nèi)容時,盡量選擇價格相對適宜的儀器、試劑和方法,讓所選實驗內(nèi)容能夠普遍開設(shè),擴大適用面。聚合物乳液的研究與應(yīng)用越來越廣泛,為了適應(yīng)這一趨勢,本書專門收錄了三個關(guān)于高分子乳液性質(zhì)測試的實驗項目,作為高分子化學(xué)實驗中乳液制備實驗的延續(xù),可供選擇與參考。
隨著高分子學(xué)科和現(xiàn)代測試技術(shù)的發(fā)展,對高分子結(jié)構(gòu)與性能的探索越來越深入,研究方法、實驗手段、儀器設(shè)備也在不斷改進。基于此,作者根據(jù)長期在一線工作的教學(xué)和科研實踐經(jīng)驗,在《高分子物理實驗講義》的基礎(chǔ)上編寫成本書,力圖將理論與實踐緊密結(jié)合,通過實驗加深對高分子結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的理解,掌握高分子物理領(lǐng)域內(nèi)的一些研究方法與實驗技能,了解一些實驗方法、手段及儀器的進展及應(yīng)用。
《高分子物理實驗講義》經(jīng)過多年使用,在教學(xué)實踐中受到學(xué)生的認(rèn)可和歡迎,并不斷改進和完善。通過對講義的總結(jié)提煉,本書在實驗內(nèi)容的選擇上注重與理論課程的緊密結(jié)合,包括高分子結(jié)構(gòu)表征、高分子的轉(zhuǎn)變觀測以及高分子的性能測試。所選實驗內(nèi)容既涉及很多經(jīng)典的高分子物理理論及其實驗方法,如黏度法測分子量、光學(xué)雙折射法測取向度、膨脹計法測玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等,又包含了部分現(xiàn)代測試方法與技術(shù),如掃描電鏡觀察微觀結(jié)構(gòu)、動態(tài)力學(xué)熱分析法測玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等,同時還有部分更新的實驗方法,如密度法測結(jié)晶度、聚合物高溫蠕變實驗等。而且在選取實驗內(nèi)容時,盡量選擇價格相對適宜的儀器、試劑和適宜的方法,讓所選實驗內(nèi)容能夠普遍開設(shè),擴大適用面。
本書分為七章,分別為聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、聚合物溶液的性質(zhì)、聚合物的力學(xué)性能、聚合物的熱性能、聚合物的加工性能、聚合物電性能以及聚合物乳液的性質(zhì)。聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)主要是觀察和表征聚合物凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)。將利用高分子溶液性質(zhì)測定聚合物結(jié)構(gòu)的實驗項目(如測定分子量及其分布、聚合物的交聯(lián)度等)都?xì)w屬在高分子溶液的性質(zhì),強調(diào)對高分子稀溶液理論的理解與應(yīng)用。力學(xué)性能包括聚合物的拉伸、彎曲、硬度、韌性及蠕變性能的測試。熱性能包括對聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變、結(jié)晶與熔融等熱轉(zhuǎn)變的觀測。加工性能主要包括聚合物熔體流動速率、橡膠門尼黏度的測定及毛細(xì)管流變儀測定聚合物熔體的流動性能。電性能包括聚合物介電損耗、體積電阻及表面電阻的測定。聚合物乳液的研究與應(yīng)用越來越廣泛,為了適應(yīng)這一趨勢,本書專門收錄了三個關(guān)于聚合物乳液性質(zhì)測試的實驗項目,作為高分子化學(xué)實驗中乳液制備實驗的延續(xù),可供選擇與參考。另外,本書附錄中列出了部分實驗項目涉及的常用聚合物的一些基本數(shù)據(jù),方便學(xué)習(xí)過程中查閱。
本書每一個實驗項目都對實驗?zāi)康呐c要求、實驗原理、實驗儀器與試樣、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理作了詳細(xì)的敘述,也列出了思考題便于加深理解,同時對大部分實驗還列出了注意事項,保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和儀器安全。
本書由王國成、肖漢文主編。參加編寫人員及寫作分工如下:王國成編寫第一、三、四、五章及附錄,肖漢文編寫第二、六章,張全元編寫第七章實驗二十四,姚麗編寫第七章實驗二十五、實驗二十六,湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院高分子物理課程組的其他老師參與了部分實驗項目的編寫與修訂工作;全書由王國成統(tǒng)稿與審定。
本書在編寫過程中得到了高分子材料與工程荊楚卓越工程師協(xié)同育人計劃的支持,在此表示感謝。
由于時間和水平所限,書中難免會有不妥之處,敬請讀者批評指正。
編者
第一章聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)
實驗一偏光顯微鏡法觀察聚合物球晶生長過程1
實驗二掃描電子顯微鏡觀察聚合物的微觀結(jié)構(gòu)6
實驗三密度法測定聚合物的結(jié)晶度9
實驗四光學(xué)雙折射法測定合成纖維的取向度13
第二章高分子溶液的性質(zhì)
實驗五黏度法測定聚合物的分子量17
實驗六光散射法測定聚合物的分子量22
實驗七體積排除色譜測定聚合物的分子量分布28
實驗八溶脹平衡法測定聚合物的交聯(lián)度33
第三章聚合物的力學(xué)性能
實驗九電子拉力機測定聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線36
實驗十聚合物彎曲強度的測定42
實驗十一聚合物蠕變性能測試46
實驗十二聚合物邵氏硬度的測定49
實驗十三聚合物沖擊強度的測定(Charpy方法)52
實驗十四聚合物沖擊強度的測定(Izod方法)56
第四章聚合物的熱性能
實驗十五膨脹計法測定聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度59
實驗十六差示掃描量熱法觀測聚合物的熱轉(zhuǎn)變62
實驗十七動態(tài)力學(xué)熱分析儀測定聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度66
實驗十八維卡軟化點與熱變形溫度的測定69
第五章聚合物的加工性能
實驗十九聚合物熔體流動速率的測定73
實驗二十橡膠門尼黏度的測定77
實驗二十一毛細(xì)管流變儀測定聚合物熔體的流動性能81
第六章聚合物的電性能
實驗二十二介電常數(shù)、介電損耗角正切測定87
實驗二十三聚合物體積電阻率和表面電阻率的測定90
第七章聚合物乳液的性質(zhì)
實驗二十四動態(tài)光散射法測定聚合物乳液的粒徑及其分布93
實驗二十五聚合物乳液表面張力的測定98
實驗二十六旋轉(zhuǎn)黏度計測定聚合物乳液的黏度101
附錄常用聚合物的基本數(shù)據(jù)
附錄一常見結(jié)晶性聚合物的密度104
附錄二水的密度和黏度105
附錄三聚合物特性黏數(shù)-分子量關(guān)系參數(shù)106
附錄四聚合物的常用溶劑107
附錄五常用溶劑的溶度參數(shù)108
附錄六常見聚合物的溶度參數(shù)109
附錄七聚合物-溶劑間的相互作用參數(shù)χ1110
附錄八聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg111
附錄九結(jié)晶聚合物的熔點Tm112
參考文獻(xiàn)