聚合物材料表征与测试(第二版)（高分子材料与工程专业系列教材)

本教材是配合聚合物表征、聚合物材料研究方法等课程的主选教材，主要介绍现代分析技术及其在聚合物结构和性能研究中的应用，基本内容涵盖了聚合物材料结构与性能表征中最基础的一些技术及手段。全书由五篇内容组成。包括波谱分析、聚合物相对分子质量及其 分布表征、热分析、高聚物流变性能、显微分析技术。在每个篇中，再分章节展开具体的表征手段。在第一篇中介绍了红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱、核磁共振、质谱及X射线衍射等方法。在第二篇中介绍了冰点降低法、蒸汽压法、渗透压法、光散射法、黏度法及凝胶 渗透色谱法等。第三篇中介绍了差示扫描量热、热重分析及动态力学热分析的内容。第四篇介绍了旋转式流变仪、毛细管流变仪及转矩流变仪。第五篇中介绍了光学显微镜、电子显微镜及原子力显微镜的结构及应用。

绪论 第1篇 波谱分析 第1章 红外光谱 1.1 红外光谱的基本原理 1.1.1 双原子分子的振动模型 1.1.2 多原子分子的振动方式 1.1.3 红外光谱的表示方法 1.1.4 基团特征频率 1.2 制样方法 1.2.1 溶液流延薄膜法 1.2.2 热压成膜法 1.2.3 溴化钾(KBr)压片法 1.2.4 溴化钾晶体涂膜法 1.2.5 液体池法 1.2.6 气体样品分析 1.3 影响吸收谱带位移和谱图质量的因素 1.3.1 影响谱带位移的因素 1.3.2 影响谱图质量的因素 1.4 解析FTIR谱图的基本要素 1.4.1 谱带的位置 1.4.2 谱带的形状 1.4.3 谱带的强度 1.5 傅立叶变换红外光谱仪 1.5.1 红外光谱仪的进展 1.5.2 傅立叶变换红外光谱仪工作原理 1.6 红外光谱在聚合物结构分析中的应用 1.6.1 定性分析与鉴别聚合物种类 1.6.2 定量测定高聚物的链结构 1.6.3 红外光谱在聚合反应研究中的应用 1.6.4 红外光谱中附件的应用 1.6.5 傅立叶变换红外联用技术 第2章 激光拉曼散射光谱法 2.1 基本概念 2.1.1 拉曼散射及拉曼位移 2.1.2 激光拉曼光谱与红外光谱比较 2.2 实验方法 2.2.1 仪器组成 2.2.2 样品的放置方法 2.3 拉曼光谱在聚合物结构研究中的应用 2.3.1 拉曼光谱的选择定则与高分子构象 2.3.2 高分子的红外二向色性及拉曼去偏振度 2.3.3 聚合物形变的拉曼光谱研究 2.3.4 生物大分子的拉曼光谱研究 第3章 紫外光谱 3.1 概述 3.1.1 电子跃迁的方式 3.1.2 吸收带的类型 3.1.3 生色基与助色基 3.1.4 谱图解析步骤 3.2 紫外光谱仪 3.2.1 结构 3.2.2 测试原理 3.2.3 谱图的表示方法 3.3 紫外光谱在高分子结构研究中的应用 3.3.1 定性分析 3.3.2 定量分析 3.3.3 聚合物反应动力学 第4章 核磁共振谱 4.1 概述 4.1.1 原子核的磁矩和自旋角动量 4.1.2 核磁矩在磁场中的运动--拉莫尔进动 4.1.3 核磁共振 4.2 核磁共振仪 4.3 氢-核磁共振波谱(1H-NMR) 4.3.1 屏蔽作用与化学位移 4.3.2 耦合常数 4.3.3 谱图的表示方法 4.3.4 影响化学位移的主要因素 4.3.5 高分子结构研究中的应用 4.4 碳核磁共振波谱(13C-NMR) 4.4.1 13C-NMR与1H-NMR的比较 4.4.2 13C-NMR谱图解析 4.4.3 13C-NMR在高分子结构研究中的应用 第5章 质谱 5.1 概述 5.1.1 质谱分析方法的特点 5.1.2 质谱中的离子 5.1.3 判断分子离子峰的方法 5.2 质谱仪 5.2.1 质谱仪的结构 5.2.2 测试原理 5.3 质谱图的表示和解释方法 5.3.1 质谱的表示方法 5.3.2 解释质谱图的一般方法 第6章 X射线衍射法 6.1 X射线的产生及仪器基本组成 6.2 X射线在晶体中衍射的基本原理及测定方法 6.3 多晶X射线衍射实验方法 6.3.1 多晶照相法 6.3.2 多晶衍射仪法 6.4 XRD在聚合物中的应用 6.4.1 物相?析 6.4.2 晶面间距的测定 6.4.3 结晶度的测定 6.4.4 取向测定 6.4.5 晶粒尺寸测定 6.4.6 多晶型测定 6.4.7 小角X射线散射法 习题 第2篇 聚合物的相对分子质量及其分布表征 第7章 数均相对分子质量的测定 7.1 端基滴定法 7.1.1 测试原理 7.1.2 测试方法 7.1.3 影响因素 7.2 冰点降低法 7.2.1 测试原理 7.2.2 冰点测试仪的结构及测试原理 7.2.3 冰点测试法中的影响因素 7.3 蒸汽压渗透法 7.3.1 蒸汽压渗透法的测试原理 7.3.2 蒸汽压渗透法的结构及测试原理 7.3.3 蒸汽压渗透法测试中的影响因素 7.4 膜渗透压法 7.4.1 膜渗透压法的测试原理 7.4.2 膜渗透压仪的仪器结构 7.4.3 膜渗透压测试中的影响因素 第8章 光散射法测定绝对质均相对分子质量 8.1 光散射法的基本原理 8.2 光散射仪的结构 8.3 测试方法 8.4 影响因素 8.5 光散射法的应用 8.5.1 测定绝对质均相对分子质量和第二维利系数 8.5.2 测定均方末端距 8.5.3 凝胶渗透色谱仪的联机检测器 8.5.4 特性黏度方程中参数测定 8.5.5 共聚物组分比例确定 第9章 黏度法测定聚合物相对分子质量 9.1 基本原理 9.2 黏度计的基本结构及影响因素 9.2.1 黏度计的基本结构及测量 9.2.2 影响因素 9.3 黏度法的应用 9.3.1 测定聚合物的支化度 9.3.2 研究聚合物的分子链尺寸 第10章 凝胶渗透色谱 10.1 凝胶渗透色谱的基本原理 10.2 凝胶渗透色谱仪的基本结构 10.2.1 泵系统 10.2.2 进样系统 10.2.3 加热恒温系统 10.2.4 分离系统 10.2.5 检测系统 10.3 样品制备方法 10.3.1 干燥 10.3.2 样品浓度 10.3.3 溶解时间 10.3.4 过滤 10.4 数据处理方法 10.4.1 窄分布标样校正法 10.4.2 普适校正法 10.5 凝胶渗透色谱的应用 10.5.1 测定聚合物材料的相对分子质量及分布 10.5.2 GPC积分曲线 10.5.3 聚合物中助剂的测定 10.5.4 制备窄分布的聚合物 10.5.5 研究支化聚合物 10.5.6 多组分样品的含量分析 10.5.7 聚合反应跟踪及动力学研究 10.5.8 共聚物的组成分布 10.5.9 弹性体中双键分布的分析 习题 第3篇 热 分 析 第11章 差示扫描量热法 11.1 DSC的基本原理 11.2 实验技术 11.2.1 试样的制备 11.2.2 基线、温度和热量的校正 11.2.3 主要影响因素 11.2.4 熔点(Tm)和玻璃化转变温度(Tg)的确定 11.3 DSC的应用 11.3.1 影响Tg的因素 11.3.2 聚合物熔融/结晶转变的研究 11.3.3 多组分聚合物的研究 11.3.4 比热容的测定 11.3.5 聚合物的化学转变的研究 第12章 热重分析 12.1 基本原理及仪器结构 12.2 实验技术 12.2.1 试样量和试样皿 12.2.2 升温速率 12.2.3 气氛的影响 12.2.4 挥发物的冷凝 12.2.5 浮力 12.2.6 TG曲线的处理和计算 12.3 TG的应用 12.3.1 聚合物热稳定性的评价 12.3.2 组成比例确定 12.3.3 聚合物固化反应程度 12.3.4 阻燃剂的作用机理研究 12.3.5 研究聚合物的降解反应动力学 12.3.6 TG联用技术 第13章 动态力学热分析 13.1 材料黏弹性的基本概念 13.1.1 黏弹性 13.1.2 静态及动态黏弹性 13.1.3 动态力学性能测量原理 13.2 动态力学分析技术 13.3 动态力学分析法在聚合物研究中的应用 13.3.1 温度扫描 13.3.2 频率扫描 13.3.3 时间扫描 13.3.4 恒应力模式 习题 第4篇 高聚物流变性能 第14章 旋转式流变仪 14.1 旋转式流变仪的结构及原理 14.2 应用 14.2.1 树脂的黏度随温度的变化 14.2.2 法向应力差的测定 第15章 毛细管流变仪 15.1 毛细管流变仪的结构及原理 15.1.1 乌氏黏度计 15.1.2 熔融指数仪 15.1.3 可变压力型毛细管流变仪 15.2 实验技术 15.2.1 样品要求 15.2.2 影响因素 15.3 毛细管流变仪的应用 15.3.1 流变性质与分子结构的关系--指导合成 15.3.2 研究添加剂对原材料流变性能的影响 15.3.3 聚合物黏弹性的研究 15.3.4 研究不同材料对温度的敏感性 15.3.5 剪切诱导结晶与压力突增现象 第16章 相对流变仪--装有混合器测量头的转矩流变仪 16.1 转矩流变仪的结构及原理 16.1.1 仪器结构 16.1.2 转矩流变仪的原理 16.2 实验技术 16.2.1 试样制备 16.2.2 影响因素 16.3 转矩流变仪的应用 16.3.1 研究添加剂对原料性能的改善 16.3.2 测试聚合物耐热及耐剪切稳定性 16.3.3 增塑剂吸收情况的研究 16.3.4 生胶及混炼胶塑化性能的研究 习题 第5篇 显微分析技术 第17章 光学显微镜 17.1 光学显微镜的结构及原理 17.1.1 偏光显微镜结构及原理 17.1.2 相差显微镜的结构及原理 17.2 样品的制备技术 17.2.1 热压制膜法 17.2.2 溶液浇铸制膜法 17.2.3 切片 17.2.4 打磨 17.3 偏光显微镜在高分子研究中的应用 17.3.1 球晶研究 17.3.2 偏光显微镜研究高分子共混体系 17.4 光学显微镜在聚合物研究中的应用 第18章 电子显微镜法 18.1 电子与材料的相互作用 18.2 透射电子显微镜 18.2.1 透射电镜的成像原理 18.2.2 影响TEM图像质量的主要因素 18.3 扫描电子显微镜 18.3.1 扫描电镜(SEM)的构造和成像原理 18.3.2 影响SEM图像质量的主要因素 18.4 样品制备技术 18.4.1 SEM观察中样品制备方法 18.4.2 TEM观察中样品制备方法 18.5 电子显微镜在高分子结构研究中的应用 18.5.1 观察聚合物的聚集态结构 18.5.2 研究聚合物的多相复合体系 18.5.3 纳米粒子结构观察及其在聚合物基体中分散 18.5.4 断面结构表征 18.5.5 表面形貌表征 18.5.6 电子能谱(EDS)应用 第19章 原子力显微镜 19.1 原子力显微镜的工作原理 19.2 原子力显微镜的应用 19.2.1 研究聚合物的结晶过程及结晶形态 19.2.2 观察聚合物膜表面的形貌 19.2.3 研究聚合物单链的导电性能 19.2.4 研究聚合物纳米复合材料 参考文献