高分子材料分析与测试 第4版

高炜斌，常州工程职业技术学院，教授，主讲“高分子材料分析与测试”“高分子化学”“高分子物理”“高分子材料加工工艺”等理论课程，指导“高分子化学实验”“高分子物理实验”“高分子材料成型实训”以及毕业设计等实训课程。2016年主持完成了教育部委托项目“中高职衔接高分子合成技术专业教学标准”。2016-2018年主持完成了中国高等教育学会规划课题“基于国家职业标准的中高职衔接高分子合成技术专业教学标准研究”。2017-2019年主持学院“高分子材料加工技术”优秀课程教学团队建设和课程资源库建设。

绪论1
【学习目标】1
一、高分子材料发展概况1
二、高分子材料分析与性能测试3
三、标准5
分析化学篇
第一章 分析化学概论10
【学习目标】10
第一节 概述10
一、高分子材料分析的任务10
二、分析方法分类10
三、定量分析的一般步骤11
四、分析结果的表示12
第二节 分析天平12
一、电子天平的构造和使用方法13
二、天平使用规则14
三、称量方法15
第三节 定量分析中的误差15
一、误差的定义16
二、误差的分类16
三、分析结果的表征——准确度、精密度17
四、公差18
第四节 有效数字及数据处理19
一、有效数字19
二、分析结果数据处理20
【阅读材料】我国高分子物理学创始人——钱人元22
习题23
第二章 滴定分析法25
【学习目标】25
第一节 概述25
一、滴定分析法的名词术语25
二、滴定分析法对滴定反应的要求26
三、滴定方式26
四、容量仪器26
五、标准溶液27
第二节 酸碱滴定法28
一、概述28
二、酸碱溶液的H+浓度和pH值的计算28
三、酸碱缓冲溶液28
四、酸碱指示剂29
五、酸碱滴定法的基本原理30
第三节 配位滴定法32
一、概述32
二、EDTA及其配合物33
三、配位解离平衡及影响因素34
四、金属指示剂36
五、提高配位滴定选择性的途径37
六、配位滴定的应用38
第四节 氧化还原滴定法39
一、概述39
二、高锰酸钾法39
三、重铬酸钾法40
四、碘法41
第五节 沉淀滴定法42
一、概述42
二、莫尔法——铬酸钾作指示剂43
三、福尔哈德法——铁铵矾作指示剂43
四、法扬司法——吸附指示剂法44
【案例】滴定法测定己内酰胺与聚醚样品中过氧化物的含量44
【阅读材料】中国高分子化学开创者——王葆仁46
习题47
第三章 仪器分析法48
【学习目标】48
第一节 分光光度法48
一、概述48
二、目视比色法和光电比色法49
三、分光光度法50
第二节 紫外光谱52
一、紫外-可见吸收光谱的基本原理52
二、高分子的紫外吸收光谱54
第三节 红外光谱57
一、红外光谱的基本原理57
二、吸收峰的位置58
三、影响基团频率的因素59
四、高分子红外测定样品的制备60
五、红外光谱图的解析分析62
六、红外光谱仪67
第四节 气相色谱68
一、色谱法简介68
二、气相色谱分离原理70
三、气相色谱仪70
四、气相色谱定性、定量分析方法72
五、气相色谱法应用举例74
第五节 凝胶渗透色谱76
一、凝胶渗透色谱法的工作原理76
二、凝胶渗透色谱仪76
三、凝胶渗透色谱法的应用76
【案例】差示扫描量热分析鉴别高分子材料成分77
【阅读材料】我国高分子材料事业的奠基人和开拓者——徐僖78
习题79
第四章 高分子材料的鉴别和分析81
【学习目标】81
第一节 高分子材料的外观和用途81
一、高分子材料的外观81
二、高分子材料的用途83
第二节 显色和分离提纯试验84
一、塑料的显色试验84
二、橡胶的显色试验87
三、鉴别87
四、分离提纯试验87
第三节 元素检测89
一、钠熔法90
二、氧瓶燃烧法91
三、元素的定量分析92
第四节 塑料的鉴别和分析94
一、聚烯烃94
二、苯乙烯类高分子95
三、含卤素类高分子96
四、其他单烯类高分子97
五、杂链高分子及其他高分子99
第五节 橡胶的鉴别和分析103
一、定性鉴别103
二、定量分析104
第六节 添加剂105
一、增塑剂105
二、抗氧剂107
三、填料108
四、防老剂110
五、硫化剂110
【案例】 胶黏剂的成分鉴别111
【阅读材料】 中国科学院院士——林尚安113
习题114
性能测试篇
第五章物理性能测试116
【学习目标】116
第一节 塑料的吸水性及含水量测定116
一、塑料的吸水性117
二、塑料的水分测定119
第二节 密度和相对密度的测定120
一、概念120
二、塑料和橡胶的密度及相对密度的测定120
第三节 溶解性和黏度的测定124
一、溶解性124
二、黏度的表示124
三、黏度的测定125
第四节 透气性和透湿性的测定129
一、透气性及其测定129
二、透湿性及其测定131
第五节 未硫化橡胶硫化性能的测定133
一、门尼黏度试验133
二、门尼焦烧试验134
三、硫化性能试验134
【案例】黏度法研究氯化聚丙烯和涂料树脂间的相容性135
【阅读材料】有名化学家和教育家——徐光宪137
习题138
第六章 力学性能测试139
【学习目标】139
第一节 拉伸性能139
一、定义140
二、应力-应变曲线140
三、原理和试样141
四、试验设备144
五、影响因素146
第二节 弯曲性能147
一、概念及原理147
二、试样148
三、弯曲试验装置148
四、试验步骤149
五、影响因素149
第三节 压缩性能150
一、测试原理150
二、试验设备151
三、试样152
四、影响因素153
第四节 冲击性能154
一、摆锤式冲击试验154
二、落锤式冲击试验158
三、其他冲击试验方法160
第五节 剪切试验160
一、概念及原理161
二、塑料的剪切试验161
三、橡胶的剪切试验162
第六节 蠕变及应力松弛试验163
一、蠕变试验164
二、应力松弛167
三、蠕变和应力松弛试验的影响因素168
第七节 硬度试验169
一、概述169
二、塑料的硬度试验170
三、橡胶的硬度试验173
第八节 疲劳试验176
一、概念177
二、塑料的疲劳试验177
三、橡胶的疲劳试验179
第九节 摩擦及磨耗性能180
一、概念及原理180
二、塑料的摩擦及磨耗性能181
三、橡胶的摩擦及磨耗性能184
【案例】活性炭/高密度聚乙烯复合材料的力学性能测试187
【阅读材料】中国绿色化学先驱——张俐娜189
习题190
第七章 热性能测试191
【学习目标】191
第一节 稳定性191
一、尺寸稳定性191
二、负荷下热变形温度测定193
三、收缩率测定198
第二节 线膨胀系数测定199
一、原理200
二、试验仪器装置200
三、测试要点201
四、影响因素202
第三节 熔点测定202
一、毛细管法202
二、偏光显微镜法205
第四节 热导率测定206
一、原理206
二、仪器装置207
三、试验操作及结果计算方法208
四、测试影响因素208
第五节 塑料熔体流动速率（MFR）测定210
一、原理210
二、试验210
三、试验条件211
四、试验操作步骤及结果计算212
五、主要影响因素212
第六节 低温试验212
一、通用低温试验装置及测温仪表213
二、塑料脆化温度测定215
三、橡胶的温度-回缩试验（TR试验）216
四、橡胶低温刚性试验218
【案例】氟弹性体对双峰型HDPE的熔体质量流动速率的影响220
【阅读材料】中国离子交换树脂与吸附树脂的奠基人——何炳林222
习题223
第八章 老化性能测试224
【学习目标】224
第一节 自然老化试验224
一、大气老化试验224
二、光解性塑料户外暴露试验228
三、硫化橡胶自然储存老化试验229
第二节 热老化试验232
一、常压法热老化试验232
二、高压氧和高压空气热老化试验234
三、塑料或橡胶在恒定湿热条件下的暴露试验235
第三节 硫化橡胶耐臭氧老化试验238
一、试验原理238
二、试验方法及设备238
三、影响因素241
第四节 人工气候及其他老化试验241
一、人工气候老化试验241
二、其他方法的简介244
【案例】热氧老化对复合材料力学性能的影响246
【阅读材料】石油分析领域的先驱——陆婉珍249
习题250
第九章其他性能测试251
【学习目标】251
第一节 光学性能251
一、折光性能及其测试方法252
二、透光性能及其测试方法253
第二节 塑料燃烧性能255
一、塑料的闪点和自燃点的测定255
二、塑料水平、垂直燃烧性的测定257
三、塑料氧指数的测定262
第三节 电性能269
一、电阻率的测定270
二、介电常数和介质损耗的测定273
三、介电强度、耐电弧试验274
第四节 耐介质性能276
一、塑料的耐化学药品性276
二、橡胶耐介质性能试验278
【案例】TPO弹性体防火卷材的阻燃性能试验281
【阅读材料】有名高分子化学家、生物材料科学家——卓仁禧284
习题285
附录286
附录一 红外光谱中一些基团的吸收频率286
附录二 常用高分子材料的密度287
附录三 高分子材料的溶解性288
附录四 不同气体对各种膜的透过率289
附录五 几种橡胶的空气渗透系数290
附录六 部分分析测试方法的英文缩写290
附录七部分仪器分析原理及谱图的表示方法291
附录八 塑料性能测试标准目录292
附录九 橡胶性能测试标准目录297
附录十 纤维性能测试标准目录299
参考文献301