常用的聚合物結(jié)晶度測定方法

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1、2000年10月沈陽建筑工程學(xué)院學(xué)報Oct.2000第16卷第4期JournalofShenyangArch.andCiv.Eng.Inst.Vol.16,No.4文章編號:1000-1697(2000)04-0269-03幾種常用的聚合物結(jié)晶度測定方法的比較李穎(沈陽建筑工程學(xué)院材料科學(xué)與工程系,遼寧沈陽110015)摘要:綜述聚合物結(jié)晶度的測定方法,并對不同方法測定結(jié)晶度進(jìn)行分析比較,同時對結(jié)晶度現(xiàn)代分析技術(shù)的發(fā)展作出展望.關(guān)鍵詞:聚合物;地晶度;測試技術(shù);X-射線衍射中圖分類號:O631.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A高分子材料是以聚合物為主體的多組分復(fù)雜1.2表征

2、體系,由于具有很好的彈性、塑性及一定的強(qiáng)度,1.2.1結(jié)晶度定義因此有多種加工形式及穩(wěn)定的使用性能.由于聚結(jié)晶度是高聚物中晶區(qū)部分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)合物自身結(jié)構(gòu)的千變?nèi)f化,帶來了性能上的千差或體積分?jǐn)?shù).萬別.正是這一特點(diǎn),使得高分子材料應(yīng)用十分廣Xc=(Wc/W)×100%泛,已成為當(dāng)今相當(dāng)重要的一類新型材料.式中:W———高聚物樣品的總質(zhì)量;高分子在一般情況下不具有能進(jìn)行確切描述Wc———高聚物樣品結(jié)晶部分的質(zhì)量.的形態(tài),加之體系的復(fù)雜性,使得對高分子材料的1.2.2DSC測定研究成為一個十分困難的課題.但隨著現(xiàn)代科學(xué)用MettlerToledo821e型DS

3、C測試.將10mg和實(shí)踐的發(fā)展,理化測試技術(shù)的不斷進(jìn)步,為高分左右樣品以10℃/min升溫至180℃,恒溫2min子材料結(jié)構(gòu)諸方面細(xì)節(jié)的研究提供了科學(xué)的方后,再以10℃/min降溫至80℃,由下式可以求法,從而為高分子材料設(shè)計以及改性和加工提供出DSC法所得的結(jié)晶度:了科學(xué)依據(jù).X0cd=ΔHm/ΔHm結(jié)晶度是表征聚合物性質(zhì)的重要參數(shù),聚合0式中:ΔHm,ΔHm分別為試樣的熔融熱和完全結(jié)物的一些物理性能和機(jī)械性能與其結(jié)晶度有著密[1]晶試樣的熔融熱.切的關(guān)系.結(jié)晶度愈大,晶區(qū)范圍愈大,其強(qiáng)度、硬1.2.3WAXD測定度、剛度愈高,密度愈大,尺寸穩(wěn)定性愈好;同

4、時耐采用日本理學(xué)D/MAX-3B型自動X射線衍熱性和耐化學(xué)性也愈好.但與鏈運(yùn)動有關(guān)的性能射儀.Cu、Kα射線,λ=154.06pm,電壓40kV,電如彈性、斷裂伸長、抗沖擊強(qiáng)度、溶脹度等降低.因流30mA,掃描速度3°/min,掃描范圍(2θ)5°～而高分子材料結(jié)晶度的準(zhǔn)確測定和描述對認(rèn)識這40°.一般結(jié)晶性高聚物樣品的X射線衍射譜中,種材料是很關(guān)鍵的.目前測定結(jié)晶度的方法較多,在衍射曲線上既有尖銳峰又有比較平的彌散峰,有DSC測定法.密度測定法、X-射線衍射法、紅外說明不是100%結(jié)晶.用衍射線的線圖作結(jié)晶度測定法等.的定量計算.圖1是聚合物代表聚乙烯薄膜

5、的X1實(shí)驗(yàn)部分射線衍射圖.結(jié)晶度的計算如下式,各衍射峰的校[2,3]正系數(shù)通過有關(guān)參考資料查得.1.1原料IcXcw=×100%聚乙烯薄膜(PE):上海石化公司塑料產(chǎn)品.Ic+IaIc=K1S110+K2S200收稿日期:2000-07-21作者簡介:李穎(1966-),女,工程師.270沈陽建筑工程學(xué)院學(xué)報第16卷I-1a=K3Sa1308cm吸收帶強(qiáng)度增加(透光率下降).當(dāng)溫K1∶K2∶K3=1∶1.46∶0.75度大于t2時,PE完全以非晶態(tài)存在,此時非晶相式中:Ic———結(jié)晶峰強(qiáng)度;濃度為Ca=1.當(dāng)溫度小于t2時,非晶相濃度為Ia———非結(jié)晶峰強(qiáng)度

6、;Ca′=D2/D1-1Sa———非結(jié)晶峰面積;式中,D1為1308cm峰在t2時的吸光度;D2為-1S110,S200———結(jié)晶峰面積;1308cm峰在小于t2時的吸光度.結(jié)晶度為K1,K2,K3———衍射峰較正系數(shù).Xcr=(Ca-Ca′)×100%圖3非晶型PE紅外吸收帶的透光率與溫度關(guān)系圖1PEX-射線衍射圖但這種方法在樣品達(dá)到熔融時的測定方式很1.2.4密度測定不好處理,即其值不易測得.因此此方法理論上可采用Micrometritics1320型固體自動比重計,行,但實(shí)際操作不易實(shí)現(xiàn).試樣經(jīng)真空干燥、稱量后,在N2氣氛中測試.由2結(jié)果與討論下式可以

7、求出密度法所得的結(jié)晶度Xcg:Xcg=ρc·(ρ-ρa(bǔ))/[ρ·(ρc-ρa(bǔ))]2.1不同方法的測定結(jié)果結(jié)晶聚合物中通常總是同時包含晶區(qū)和非晶式中,ρ,ρa(bǔ),ρc分別為樣品、非晶體、晶體的密度.3區(qū)兩個部分,結(jié)晶度是對聚合物中結(jié)晶部分在質(zhì)ρa(bǔ)=0.80g/cm3量分率或體積分率上大小的定量描述.由于聚合ρc=0.90g/cm物的晶區(qū)與非晶區(qū)的界限不明確,在同一樣品中1.2.5紅外吸收測定同時存在著不同程度的有序狀態(tài),而且各種測定-1PE的非晶型吸收帶在1308cm處.通過測結(jié)晶度的方法涉及不同的有序狀態(tài),所以結(jié)晶度-1定不同溫度下1308cm處峰的強(qiáng)度變化,

8、可以的數(shù)值依測定方法而異.表1列出了WAXD法結(jié)[4