高分子材料分析测试与研究方法电子书

前言

第一版前言

第1章 结构鉴定

1.1 傅里叶红外光谱

1.1.1 红外光谱基本原理

1.1.1.1 基本原理

1.1.1.2 官能团区与指纹区的划分区域

1.1.2 频率位移的影响因素

1.1.2.1 内部因素

1.1.2.2 外部因素

1.1.3 红外吸收光谱仪及实验技术

1.1.3.1 工作原理

1.1.3.2 仪器的主要部件

1.1.3.3 红外吸收光谱的实验技术

1.1.4 常见高分子化合物的红外光谱

1.1.5 红外吸收光谱在高分子材料分析中的应用

1.1.5.1 未知聚合物的鉴定

1.1.5.2 聚合物链结构的研究

1.1.5.3 聚合物结晶度的测定

1.1.5.4 聚合物结构变化的分析

1.1.5.5 红外二向色性和聚合物取向的研究

1.1.5.6 差谱技术的应用

1.2 激光拉曼散射光谱

1.2.1 拉曼光谱基本原理

1.2.2 激光拉曼光谱仪

1.2.2.1 色散型拉曼光谱仪

1.2.2.2 傅里叶变换拉曼光谱仪

1.2.3 拉曼光谱与红外吸收光谱的异同

1.2.4 激光拉曼散射光谱的特征

1.2.4.1 基团特征频率的概念

1.2.4.2 谱带的强度

1.2.4.3 影响基团频率的因素

1.2.5 常见高分子化合物的激光拉曼散射光谱

1.2.5.1 聚氨酯弹性体的拉曼光谱

1.2.5.2 聚{吡咯-2，5-二[（对二甲氨基）苯甲烯]}的原位拉曼光谱

1.2.6 激光拉曼散射光谱在高分子材料分析中的应用

1.2.6.1 化学结构和组成分析

1.2.6.2 几何构型

1.2.6.3 固态高聚物链的构象

1.2.6.4 熔融态的链构象

1.2.6.5 在水和其他溶剂中的链构象

1.2.6.6 多肽和蛋白质

1.3 紫外光谱

1.3.1 紫外光谱基本原理

1.3.1.1 分子吸收光谱的形成

1.3.1.2 基本概念

1.3.2 分子轨道和电子跃迁

1.3.2.1 有机化合物的分子轨道和电子跃迁

1.3.2.2 无机化合物的分子轨道和电子跃迁

1.3.3 影响紫外光谱的一些因素

1.3.3.1 Lambert-Beer 定律

1.3.3.2 吸光系数与摩尔吸光系数

1.3.3.3 偏离Lambert-Beer定律的因素

1.3.3.4 分析条件的选择

1.3.3.5 控制合适的吸光度范围

1.3.3.6 干扰及其消除方法

1.3.4 紫外-可见分光光度计

1.3.4.1 仪器主要组成

1.3.4.2 紫外-可见分光光度计的类型

1.3.4.3 紫外-可见分光光度法的应用

1.3.5 紫外吸收光谱在高分子材料研究中的应用

1.3.5.1 定性分析

1.3.5.2 定量分析

1.3.5.3 结构分析

1.4 荧光光谱

1.4.1 荧光光谱基本原理与方法

1.4.1.1 荧光光谱的基本原理

1.4.1.2 高聚物荧光光谱的研究方法

1.4.2 分子荧光光谱仪

1.4.2.1 荧光光谱分析仪基本结构流程

1.4.2.2 荧光强度与荧光量子产率

1.4.2.3 荧光谱图

1.4.2.4 荧光与分子结构的关系

1.4.2.5 仪器的灵敏度

1.4.2.6 激发光谱和荧光光谱的形状及其相互关系

1.4.3 分子荧光光谱的定量分析

1.4.3.1 荧光强度与溶液浓度的关系

1.4.3.2 测定条件的选择

1.4.3.3 定量分析方法

1.4.4 影响荧光光谱强度的因素

1.4.5 分子荧光光谱在高分子材料分析中的应用

1.4.5.1 高分子在溶液中的形态转变

1.4.5.2 高分子共混物的相容性和相分离

1.4.5.3 研究高聚物的降解与老化

1.4.5.4 发光聚合物材料的荧光光谱研究

1.4.5.5 常用荧光试剂及使用范围

1.5 质 谱 法

1.5.1 质谱仪

1.5.1.1 质谱仪的工作原理

1.5.1.2 质谱仪的基本结构

1.5.2 质谱图及其应用

1.5.2.1 质谱图

1.5.2.2 质谱中的离子峰

1.5.3 有机化合物的断裂方式

1.5.4 质谱法的应用

1.6 气相色谱法

1.6.1 气相色谱仪

1.6.1.1 气相色谱流程

1.6.1.2 气相色谱仪的结构

1.6.2 气相色谱分离原理

1.6.2.1 色谱流出曲线及有关术语

1.6.2.2 色谱法基本原理

1.6.3 气相色谱固定相

1.6.3.1 气液色谱固定相

1.6.3.2 气固色谱固定相

1.6.4 气相色谱分离条件的选择

1.6.4.1 色谱柱的分离效果

1.6.4.2 色谱分离条件的选择

1.6.5 定性分析

1.6.5.1 用已知纯物质对照定性

1.6.5.2 用经验规律和文献值进行定性分析

1.6.5.3 根据相对保留值定性

1.6.5.4 根据保留指数定性

1.6.5.5 双柱、多柱定性

1.6.5.6 与其他方法结合

1.6.6 定量分析

1.6.6.1 峰面积测量方法

1.6.6.2 校正因子

1.6.6.3 几种常用的定量计算方法

1.6.7 毛细管气相色谱法

1.6.8 裂解气相色谱分析

1.6.8.1 裂解气相色谱的特点

1.6.8.2 热裂解装置

1.6.8.3 谱图解析

1.6.9 气相色谱与质谱联用技术（GC/MS）

1.7 核磁共振波谱法

1.7.1 核磁共振基本原理

1.7.1.1 原子核的自旋

1.7.1.2 核磁共振现象

1.7.1.3 弛豫

1.7.2 核磁共振波谱仪

1.7.2.1 核磁共振波谱仪分类

1.7.2.2 脉冲傅里叶变换NMR仪

1.7.3 1H-核磁共振波谱

1.7.3.1 化学位移

1.7.3.2 影响化学位移的各种因素

1.7.3.3 自旋偶合与自旋裂分

1.7.4 13C-核磁共振波谱

1.7.5 核磁共振波谱法的应用

1.7.5.1 核磁共振波谱参数

1.7.5.2 应用举例

1.8 毛细管电泳

1.8.1 毛细管电泳分类及特点

1.8.1.1 分类

1.8.1.2 毛细管电泳与常规电泳比较

1.8.1.3 毛细管电泳与高效液相色谱比较

1.8.1.4 毛细管电泳特点

1.8.2 毛细管电泳仪

1.8.3 毛细管凝胶电泳基本原理

1.8.4 毛细管凝胶电泳在高分子材料分析中的应用

1.9 X射线分析

1.9.1 X射线概述

1.9.2 X射线衍射分析

1.9.2.1 布拉格定律

1.9.2.2 高聚物结晶度

1.9.2.3 X射线衍射仪

1.9.2.4 X射线衍射分析的样品制备

1.9.2.5 WAXD在高分子材料研究中的应用

1.9.3 小角X射线散射

1.9.3.1 SAXS原理

1.9.3.2 SAXS在高分子材料研究中的应用

1.10 X射线光电子能谱法

1.10.1 X射线光电子能谱的基本原理

1.10.1.1 X射线光电子能谱的能量

1.10.1.2 化学位移

1.10.2 实验技术

1.10.2.1 仪器装置

1.10.2.2 样品处理

1.10.3 XPS在高分子研究中的应用

1.10.3.1 元素及其化学状态的定性分析

1.10.3.2 定量分析

1.10.3.3 固体研究领域的应用

参 考 文 献

第2章 分子量与分子量分布的测定

2.1 聚合物分子量及分子量分布的表示

2.1.1 分子量的统计意义

2.1.2 聚合物分子量分布的表示方法

2.1.2.1 分布曲线

2.1.2.2 多分散系数与分布宽度指数

2.1.3 聚合物分子量与分子量分布的测定方法

2.2 数均分子量的测定

2.2.1 端基分析法

2.2.2 沸点升高法和冰点降低法

2.2.3 蒸气压下降法

2.2.4 膜渗透压法

2.3 光散射法测量重均分子量

2.3.1 基本原理

2.3.1.1 小粒子溶液的光散射公式

2.3.1.2 大粒子溶液的光散射公式

2.3.2 实验技术

2.3.2.1 激光散射仪器

2.3.2.2 溶液制备及除尘处理

2.3.2.3 测试方法

2.4 黏度法测定聚合物的黏均分子量

2.4.1 黏度的定义

2.4.2 特性黏度与分子量的关系

2.4.3 特性黏度的测定

2.4.3.1 实验仪器

2.4.3.2 外推法求特性黏度

2.4.3.3 一点法求特性黏度

2.4.4 聚电解质溶液的黏度

2.4.5 支化高分子的黏度

2.5 凝胶渗透色谱法测定聚合物分子量与分子量分布

2.5.1 概述

2.5.2 工作流程与原理

2.5.3 GPC的应用举例

参 考 文 献

第3章 形态与形貌表征

3.1 扫描电子显微镜

3.1.1 扫描电子显微镜的结构与工作原理

3.1.2 扫描电子显微镜高分子材料样品的制备方法

3.1.3 扫描电子显微镜在高分子材料研究中的应用

3.1.3.1 观察高分子材料的形态与结构

3.1.3.2 观察高分子材料的晶态结构

3.1.3.3 观察高分子材料的共混相容性

3.1.3.4 观察高分子/纳米复合材料的结构

3.1.3.5 观察高分子材料的生物降解性

3.1.4 场发射扫描电子显微镜

3.1.5 低真空扫描电子显微镜与环境扫描电子显微镜

3.2 透射电子显微镜

3.2.1 透射电子显微镜的结构与工作原理

3.2.2 透射电子显微镜高分子材料样品的制备方法

3.2.2.1 金属载网和支持膜

3.2.2.2 超薄切片技术

3.2.2.3 复型技术

3.2.3 透射电子显微镜在高分子材料研究中的应用

3.2.3.1 观察高分子材料的形态与结构

3.2.3.2 观察高分子材料的晶态结构

3.2.3.3 观察多相高分子体系

3.3 扫描探针显微镜

3.3.1 扫描隧道显微镜

3.3.1.1 扫描隧道显微镜的原理与特点

3.3.1.2 扫描隧道显微镜的成像模式

3.3.1.3 扫描隧道显微镜在高分子材料研究中的应用

3.3.2 原子力显微镜

3.3.2.1 原子力显微镜的基本原理

3.3.2.2 原子力显微镜的成像模式

3.3.2.3 原子力显微镜在高分子材料研究中的应用

3.4 偏光显微镜

3.4.1 偏光显微镜的基本原理

3.4.2 偏光显微镜的制样方法

3.4.3 偏光显微镜的高分子材料研究中的应用

3.4.3.1 观察高分子结晶中球晶

3.4.3.2 观察高分子共混体系

3.5 比表面积及孔度分析

3.5.1 概述

3.5.2 比表面积的测定

3.5.2.1 吸附等温线

3.5.2.2 BET理论

3.5.3 孔径分布测定的原理

3.5.4 ASAP2020比表面及孔隙度分析仪

3.5.5 测定实例

3.5.5.1 比表面积测定实例

3.5.5.2 孔径分布测定实例

3.6 激光衍射粒度分析仪

3.6.1 基本原理

3.6.1.1 Mie理论

3.6.1.2 Fraunhofer理论

3.6.1.3 极化强度差示散射（PIDS）技术的应用

3.6.2 仪器结构与组成

3.6.2.1 LS 13 320光工作台

3.6.2.2 光源

3.6.2.3 样品模块

3.6.3 激光衍射粒度分析仪在高分子材料中的应用

参 考 文 献

第4章 热分析技术

4.1 热重分析法

4.1.1 热重分析原理

4.1.2 热重分析装置

4.1.3 影响热重分析的因素

4.1.3.1 仪器因素

4.1.3.2 实验条件的影响

4.1.3.3 试样的影响

4.1.4 热重分析在高分子材料分析测试中的应用

4.2 差热分析法

4.2.1 差热分析原理

4.2.2 差热分析装置

4.2.3 影响差热分析的因素

4.2.4 差热分析在高分子材料分析测试中的应用

4.3 差示扫描量热法

4.3.1 差示扫描量热原理

4.3.2 差示扫描量热装置

4.3.3 差示扫描量热法在高分子材料分析测试中的应用

4.4 热机械分析

4.4.1 静态热机械分析法

4.4.2 动态热机械分析

4.4.3 热机械分析仪

4.4.4 热机械分析的应用

参 考 文 献

第5章 流变性研究

5.1 聚合物的流变性

5.1.1 聚合物流变行为的特性

5.1.2 聚合物黏性流动中奇异的弹性现象

5.1.2.1 爬杆效应（又称包轴效应、法向应力效应或韦森堡效应）

5.1.2.2 挤出物胀大效应

5.1.2.3 不稳定流动和熔体破裂现象

5.1.3 聚合物熔体的流动曲线

5.1.4 影响聚合物熔体剪切黏度的因素

5.1.4.1 分子结构对剪切黏度的影响

5.1.4.2 加工条件对剪切黏度的影响

5.1.5 拉伸流动与拉伸黏度

5.2 聚合物熔体切黏度的测定

5.2.1 落球黏度计

5.2.2 毛细管流变仪

5.2.2.1 流体黏度的测定

5.2.2.2 非牛顿修正和入口校正

5.2.2.3 聚合物熔体弹性的研究

5.2.3 旋转黏度计

5.2.3.1 同轴圆筒黏度计

5.2.3.2 锥板黏度计

5.2.4 熔融指数仪与门尼黏度计

5.2.4.1 熔融指数仪

5.2.4.2 门尼黏度

参 考 文 献

第6章 力学性能测定

6.1.1 应力-应变曲线

6.1.2 影响聚合物拉伸强度的因素

6.1.3 电子拉力试验机

6.1.4 拉伸实验的试样准备

6.1.5 拉伸性能测试的数据处理

6.1.5.1 拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力（MPa）

6.1.5.2 断裂伸长率

6.1.6 聚合物材料的拉伸性能测试

6.2 聚合物材料的冲击性能

6.2.1 悬臂梁冲击试验机

6.2.2 冲击实验的试样准备

6.2.3 抗冲击性能测试的数据处理

6.2.3.1 无缺口试样简支梁冲击强度α（kJ/m2）

6.2.3.2 缺口试样简支梁冲击强度αk（kJ/m2）

6.2.3.3 无缺口试样悬臂梁冲击强度αiu（kJ/m2）

6.2.3.4 缺口试样悬臂梁冲击强度αiN（kJ/m2）

6.2.4 聚合物材料的冲击性能测试

6.3 聚合物材料的动态力学性能

6.3.1 高聚物的黏弹性

6.3.2 动态力学分析仪

6.3.3 聚合物材料的动态力学性能测试

6.4 纤维的拉伸性能

6.4.1 纤维细度及拉伸性能指标

6.4.1.1 纤维细度指标

6.4.1.2 强伸性能指标

6.4.1.3 初始模量

6.4.1.4 屈服应力与屈服伸长率

6.4.1.5 断裂功指标

6.4.2 常见纤维的拉伸曲线

6.4.3 拉伸断裂机理及影响因素

6.4.3.1 纤维的拉伸破坏机理

6.4.3.2 影响纺织纤维拉伸性质的因素

6.4.4 纤维细度仪

6.4.5 纤维强伸度仪

6.4.6 纤维细度仪、强伸度仪在高分子纤维材料研究中的应用

参 考 文 献

第7章 吸附性能测定

7.1 原子吸收光谱

7.1.1 原子吸收光谱的基本原理

7.1.1.1 吸收曲线与吸光原子数的关系

7.1.1.2 原子吸收测量的基本关系式

7.1.2 原子吸收光谱仪

7.1.2.1 原子吸收光谱仪的基本构成

7.1.2.2 干扰效应

7.1.2.3 测定条件的选择

7.1.2.4 分析方法

7.1.2.5 原子吸收光谱法的特点

7.1.3 原子吸收光谱在高分子材料吸附性能研究中的应用

7.2 电感耦合等离子体发射光谱

7.2.1 电感耦合等离子体发射光谱的基本原理

7.2.2 电感耦合等离子体发射光谱仪

7.2.2.1 电感耦合等离子体发射光谱仪的基本构成

7.2.2.2 干扰和校正

7.2.2.3 测试样品溶液的制备

7.2.2.4 元素的定性与定量分析

7.2.3 电感耦合等离子体发射光谱在高分子材料研究中的应用

参 考 文 献