高分子材料特论 结晶度测定方法 班级：硕化一甲 学号：MA340102 .DOC

高分子材料特論 結晶度測定方法 班級：碩化一甲 學號：MA340102 姓名：周佩蓁 結晶度定義及測定方法 密度法（Density Measurement）密度梯度法是測定聚合物密度的方法之一。聚合物的密度是聚合物的重要參數。對於無規則外性的聚合物材料，密度梯度法是測定其密度的最簡單有效方法。 而對於結晶性聚合物，其晶區的密度與非晶區的密度是不同的，一般晶區的密度大於非晶區的密度；對於一給定的聚合物，其在100%完全結晶的情況下密度最高，而100%非晶的情況下其密度最低。由於一般情況下結晶性聚合物並不是100%完全結晶的，也就是說聚合物中存在結晶區域和非晶區域，因此根據結晶聚合物的密度值可以定性或定量的計算該聚合物的結晶度。另外，通過對聚合物結晶過程中密度變化的測定，還可研究其結晶速率。所謂聚合物結晶度就是聚合物結晶的程度，就是結晶部分的重量或體積對全體重量或體積的百分數。 結晶聚合物的物理和機械性能、電性能、光性能在相當的程度上受結晶程度的影響。 由於結晶作用使大分子鏈段排列規整，分子間作用力增強，因而使製品的密度、剛度、拉伸強度、硬度、耐熱性、抗溶性、氣密性和耐化學腐蝕性等性能提高，而依賴於鏈段運動的有關性能，如彈性、斷裂伸長率、衝擊強度則有所下降。 因此聚合物結晶度的測量對研究聚合物的物理性能和加工條件、過程對性能的影響有重要的意義。 密度梯度管法由於其設備簡單、操作和數據處理方便，而且準確度高，因此在實驗室得到了廣泛的使用。用密度梯度管法從測得的密度可以換算得到樣品的結晶度，而且能同時測定一定範圍內多個不同密度的樣品，配好的密度梯度管可以重複使用，特別對很小的樣品或是密度改變極小的一組樣品，此法既方便又靈敏。 密度法測定聚合物結晶度的原理 聚合物的結晶總是不完善的，通常是結晶相與非晶相共存，聚合物結晶度是指聚合物樣品中晶區部分重量佔全部重量的百分數，或晶區部分體積佔全部體積的百分數。 在結晶聚合物中（如聚丙烯PP和聚乙烯PE等），晶區分子鏈排列規則，堆砌緊密，因而密度大；而非晶區分子鏈排列無序，堆砌鬆散，密度小。 所以，晶區與非晶區以不同比例兩相共存的聚合物，結晶度的差別反映了密度的差別。 測定聚合物樣品的密度，便可求出聚合物的結晶度。 假定在結晶聚合物中，結晶部分和非結晶部分並存,而且兩者間具有密度加和性。 如果能夠測得完全結晶聚合物的密度(ρc)和完全非結晶聚合物的密度(ρa)，則試樣的結晶度可按兩部分共存的模型來求得。 如果根據體積加和性去求得試樣的比體積V(ml/g)： 結晶度（體積結晶度）公式： Vc——完全結晶聚合物的比容(ml/g) Va——完全無定形聚合物的比容(ml/g) 則質量結晶度為： 如果考慮質量的加和性，則有 式中ρ——試樣的比重(g/ml) ρa——完全無定形聚合物的密度(g/ml) ρc——完全結晶聚合物的密度(g/ml) 採用密度梯度法測量聚合物結晶度是需要知道完全結晶聚合物的密度(ρc)和完全非結晶聚合物的密度(ρa)，一般可以從工具手冊和文獻中查到。?ρc可以採用廣角X-射線衍射法測定晶胞參數，根據該聚合物晶系進行計算；ρa可以通過熔融淬冷的方法得到完全非晶的聚合物，然後採用密度梯度法測量其密度。?原則上一個給定的結晶性聚合物，其ρc和ρa均有固定的值，但由於實驗測量誤差，文獻中發表的數據仍有一定的差別。?另外，對於有多晶型的聚合物，其ρc還與其晶型所屬晶系和晶胞參數相關。? X射線繞射分析儀(X-Ray Diffractometer，簡稱XRD)什麼叫X-ray crystallography？即利用X光來定結構，這個結構包含了礦物結構、化學結構及蛋白質結構。現在我們都知道X-ray是一個電磁波，為何要用x-ray最主要是和其波長有關，他的波長大約在一個?左右。Crystallography這個字是從crystal來的，這字的意思是一個整齊排列的物質，我們今天所用的工具是x光，對象是晶體，所謂的晶體是分子在固相中以整齊的方式排列，在理論上，固態和氣態是比較容易研究的，因為氣態的分子比較小，比較容易看單一分子的行為；固相中，在crystal，及分子是重複的整齊排列時，知道重複的單位，整個晶體的行為就可以瞭解；一般而言，液相的最難研究。所以crystallography就是利用X光來研究分子堆積在crystal狀態下的行為。X光發現是在十九世紀末倫琴所發現，所以crystallography是一個跨領域的，當物理學家發展理論後，礦物學家就拿來作分析，因為礦物的分子最簡單所以最先使用，在二十世紀初就定出NaCl的結構。隨著科技的發展就發現有更多分子的結構可以被分析出來，此時化學就被牽扯進去了，真正應用到biochemistry是在1980年代後期，此時我們才有足夠的設備和x光來做此研究。