高分子物理实验总结(加强版)

实验一  熔体流动速率的测定

塑料熔体流动速率(MFR):是指在一定温度和负荷下,塑料熔体每10min通过标准口模的质量。

实验原理:一定结构的塑料熔体,若所测得MFR愈大,表示该塑料熔体的平均分子量愈低,成型时流动性愈好。但此种仪器测得的流动性能指标是在低剪切速率下获得的,不存在广泛的应力-应变速率关系。因而不能用来研究塑料熔体粘度与温度,粘度与剪切速率的依赖关系,仅能比较相同结构聚合物分子量或熔体粘度的相对数值。

(1)为什么要分段取样?答:分段取样取平均值能使实验结果更精确,且利于去除坏点,减小试验误差。

(2)哪些因素影响实验结果?举例说明。答:①标准口模内径的选择  不同的塑料应选择不同的口模内径,否则实验误差较大。②实验温度 物料的形态与温度有关,不同的温度下,物料的熔体流动速率不同。③负荷 不同负荷下,压力不同则影响样条质量。

实验二 扫描电子显微镜观察物质表面微观结构

背散射电子

背散射电子是被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子,其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。背散射电子来自样品表层几百纳米的深度范围,被散射电子系数可用л=KEm表示,式中,K,m均为与原子序数有关的常数。因此,它的产额能随样品原予序数增大而增多.所以不仅能用作形貌分折,而且可以用来显示原子序数衬度,定性地用作成分分析。

二次电子

    在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品的核外电子叫做二次电子。

    二次电子的能量较低,一般都不超过8×10-19J(50ev),大多数二次电子只带有几个电子伏能量,因此二次电子逃逸深度一般只在表层5-10nm深度范围内。

二次电子发射系数与入射电子和样品表面法线夹角а的关系可用σа=σ/cosа表示,可见样品的棱角、尖峰等处会产生较多的二次电子,因此,二次电子对样品的表面形貌十分敏感,能非常有效的显示样品的表面形貌。二次电子的产额和原子序数之间役有明显的依赖关系。所以不能用它来进行成分分折。

X 射线

当样品原子的内层电子被入射电子激发或者电离时,原子就会处于能量较高的激发状态,此时外层电子将向内层跃迁以填补内层电子的空缺。从而使具有特征能量X射线释放出来。

2.2  扫描电子显微镜工作原理

     扫描电子显微镜(SEM)采用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。试样为块状或粉末颗粒,成像信号可以是二次电子、背散射电子、特征X 射线或俄歇电子,其中二次电子是最主要的成像信号,用于进行材料的表面形貌分析。

二次电子产生的数量依赖于入射电子束与样品表面法线的夹角(入射角),而样品表面形态的变化则会引起入射角的改变,因此,二次电子的产额是样品表面特征的函数。

电子光学系统包括电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室

四、思考题

  2. 电镜的固有缺陷有哪几种?像闪是怎样产生的?

答,球差,色差,衍色差,像闪。极革化材料加工精度,极革化材料结构和成分不均匀性影响磁饱和,导致场的不均匀性造成像闪。

实验三    聚合物差热热重同时热分析法

差热分析是在温度程序控制下测量试样与参比物之间的温度差随温度变化的一种技术。简称DTA差示扫描量热法是在温度程序控制下测量试样相对于参比物的热流速度随温度变化的一种技术。简称DSC

DTA、DSC在高分子方面的主要用途是:①研究聚合物的相转变,测定结晶温度Tc、熔点Tm、结晶度XD、等温结晶动力学参数。②测定玻璃化转变温度Tg。③研究聚合、固化、交联、氧化、分解等反应,测定反应温度或反应温区、反应热、反应动力学参数。

聚合物DTA曲线或DSC曲线的模式图分析:当温度达到玻璃化转变温度Tg时,试样的热容增大就需要吸收更多的热量,使基线发生位移。假如试样是能结晶的,并且处于过冷的非晶状态,那么在Tg以上可以进行结晶,同时放出大量的结晶热而产生一个放热峰。进一步升温,结晶熔融吸热,出现吸热峰。再进一步升温,试样可能发生氧化、交联反应而放热,出现放热峰,最后试样则发生分解,吸热,出现吸热峰。

热重分析法简称TGA:它是测定试样在温度等速上升时重量的变化,或者测定试样在恒定的高温下重量随时间的变化的一种分析技术。

TG-DTA同时热分析仪器的主要优点:

1.能方便的区分物理变化和化学变化;

2.TG和DTA曲线分别表示于同一反应的两重要侧面,一一对应,便于比较,相互补充,可得到较为准确的数据;

3.节省人力、时间和开支,也可节省占地面积。

思考题

1,影响Tg的因素?答:内因:①主链柔性:主链柔性越好,Tg越低。②取代基:侧基的极性越强,Tg越高:增加分子链上极性基团的数量,也能提高聚合物的Tg;取代基位阻增加,分子链内旋转受阻程度增加,Tg升高。③构型:全同结构的Tg较低④分子量:当分子量较低时,聚合物的Tg随分子量的增加而增加。⑤链间的相对作用:高分子链间相互作用降低了链的活动性,因而Tg增高。

外因:因测量Tg的方式不同,而导致Tg不同。当升温速率过快事,因聚合物分子量的滞后现象,而引起所测得的Tg偏高。当升温速率过慢是,所测得的Tg偏低。

4同一聚合物样品,TG测试得到样品分解温度及DSC测试得到的玻璃化温度,结晶温度晶体熔融温度等分别在两次不同的测试下得到的结果有明显差异,请举例说明这些差异的原因。答受条件不同,结果也不同,具体因素可能为1,通入气体的种类即气氛不同,N2不参与反应,热效应小,影响不大。2升温速率不同。累计质量变化能被天平检测的温度称为起始温度,累计质量变化达到最大的温度称为终了温度,之间的温度称为反应区间,如果升温速率太快反应温度就会不均匀不能得到准确的峰,相反,试量少一些温度会相对均匀,就可以得到尖锐的峰形和相对准确的峰温。3,实验开始时仪器的校准不准确。4样品用量的多少。TG中式样用量多一点好,在侧重感相同的情况下,可以得到较高的相对精度。:

实验五  聚合物的动态力学性能

当样品受到变化着的外力作用时,产生相应的应变。在这种外力作用下,对样品的应力应变关系随温度等条件的变化进行分析,即为动态力学分析。

6. 问题讨论

(1)如何通过动态力学分析仪分析共混聚合物两相相容的情况?

答:(1)出现一个力学损耗峰,说明两相完全相容;(2)当出现两个力学损耗峰,但与两单一聚合物的力学损耗峰不一致且互相接近时说明两相不完全相容,(3)当出现两个力学损耗峰,但与两单一聚合物的力学损耗峰一致时,说明两相完全不相容。

(2)为什么在玻璃化转变区内会出现最大值?

答:聚合物受到变化着的外力作用时产生相应的应变,在玻璃化转变温度之前分子链很难运动;在玻璃化转变温度时,力学损耗达到最大,随着温度上升,力学损耗先上升;在玻璃化温度时达到峰值,然后下降,力学损耗最大时最大。

实验六    偏光显微镜法观察聚合物球晶

球晶是从一个晶核在三维方向上一齐向外生长而形成的径向对称的结构,由于是各向异性的,就会产生双折射的性质。因此,普通的偏光显微镜就可以对球晶进行观察,因为聚合物球晶在偏光显微镜的正交偏振片之间呈现出特有的黑十字消光图形。

光在各向异性介质中传播时,其传播速度随振动方向不同而变化,折射率也随之改变,一般都发生双折射,分解成振动方向相互垂直,传播速度不同,折射率不同的两条偏振光,而这两束偏振光通过第二个偏振片时只有在与第二偏振轴平行方向的光线可以通过,而通过的两束光由于光程差将会发生干涉现象。

分子链的取向排列使球晶在光学性质上是各向异性的,即在平行于分子链和垂直于分子链的方向上有不同的折光率。在正交偏光显微晶下观察时,在分子链平行于起偏镜或检偏镜或检偏镜的方向上将产生消光现象。呈现出球晶特有的黑十字消光图案(称为Maltase十字)。    球晶在正交偏光显微镜下出现Maltase十字的现象可以通过图1-2来理解。图中起偏镜的方向垂直于检偏镜的方向(正交)。设通过起偏镜进入球晶的线偏振光的电矢量OR,即偏振光方向沿OR方向。图1-2 绘出了任意两个方向上偏振光的折射情况, 偏振光OR通过与分子链发生作用,分解为平行于分子链η 和分子链ε两部分,由于折光率不同,两个分量之间有一定的相差。显然ε和η不能全部通过检偏镜,只有振动方向平行于检偏镜方向的分量OF和OE能够通过检偏镜。由此可见,在起偏镜的方向上,η为零,OR =ε;在检偏镜方向上,ε为零,OR=η;在这些方向上分子链的取向使偏振光不能透过检偏镜,视野呈黑暗,形成Maltase十字。   此外,在有的情况下,晶片会周期性地扭转,从一个中心向四周生长,这样,在偏光显中就会看到由此而产生的一系列消光同心圆环

五、思考题

1.升温速率对Tm的影响?

答:升温速率很大时链段运动受内摩擦力影响很小,应力很快就松弛掉了,分子链活动能力较强,形成的结晶比较完善,完善程度差别也小,故熔点较高,熔融温度范围较窄,所以Tm相应提高。

2,降温速率对结晶温度的影响?

答;降温速率越快,结晶温度越低;降温速率越慢,随着熔体粘度的增加,分子链的活动性减小,来不及做充分的位置调整,则结晶温度会停留在较高温度上。

3聚合物捷径体生长依赖什么条件,在实际生产中如何控制晶体的形态?答:1控制形成速度:将熔体急速冷却生成较小球晶,缓慢冷却则生成较大球晶2采用共聚的方法:破坏链的均一性和规整性,生成小球晶3外加成核剂可获得甚至更微小的球晶。

实验七 粘度法测定聚合物的分子量

1,   如何测定mark-houwink方程中的参数k,α值?

答:将聚合物式样进行分级,获得分子量从小到大比均一的组分,然后测定各组分的平均分子量及特性粘度[η]=kMα,两边取对数,作图得斜率和截距。

实验八  聚合物的蠕变性能实验

蠕变:在一定温度和较小的恒定外力(拉力、压力或扭力等)作用下、材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象。

实验原理:从分子运动和变化的角度来看,蠕变过程包括下面三种形变:当高分子材料受到外力()作用时,分子链内部键长和键角立刻发生变化,这种形变量是很小的,称为普弹形变()。当分子链通过链段运动逐渐伸展发生的形变,称为高弹形变()。如果分子间没有化学交联,线形高分子间会发生相对滑移,称为粘性流动()。这种流动与材料的本体粘度()有关。在玻璃化温度以下链段运动的松弛时间很长,分子之间的内摩擦阻力很大,主要发生普弹形变。在玻璃化温度以上,主要发生普弹形变和高弹形变。当温度升高到材料的粘流温度以上,这三种形变都比较显著。由于粘性流动是不能回复的,因此对于线形高聚物来说,当外力除去后会留下一部分不能回复的形变,称为永久形变。

蠕变与温度高低和外力大小有关,温度过低,外力太小,蠕变很小而且很慢,在短时间内不易觉察;温度过高、外力过大,形变发展过快,也感觉不出蠕变现象;在适当的外力作用下,通常在高聚物的玻璃化温度以上不远,链段在外力下可以运动,但运动时受到的内摩擦力又较大,只能缓慢运动,则可观察到较明显的蠕变现象。

实验八 邵氏硬度测定  悬臂梁冲击实验

1.影响邵氏硬度的内因,外因?

答:①试样厚度的影响:试样厚度越小,硬度越大;试样厚度大,硬度值小。②压针长度对实验结果的影响③压针端部形状对实验结果的影响④温度对实验结果的影响,橡胶为高分子材料,其硬度值随环境的变化而变化,温度高则硬度值低。⑤读数时间的影响。

2.如何从配方和工艺上提高高聚物材料的冲击强度?

答:配方:加入适量增塑剂,使聚合物链段运动能力增加,冲击强度提高。工艺:适当交联,使冲击强度提高;降低球晶大小;进行机械共混;接枝共聚和链段共聚。

3硬度试验中为何对操作时间要求严格?经常会观察到硬度测量计上的读数结果随时间而变化,有些变化快,有些变化慢,这样在不同的时刻读到的数据也就会出现不同。这种现象产生的主要原因是各种材料应力松弛特性不同所造成,因此为了保证测试结果的一致性在进行硬度测试时须对测试操作时间作严格规定。

实验十二 旋转粘度计测定聚合物流体的流变性能

实验原理:将被测溶液充满在粘度计的外筒和内筒之间,外筒固定,内筒随电机旋转。在内筒旋转地过程中,其表面受到被测物料的作用,同时,电机的赚子也受到同样地力矩,该力矩传递到可动框架并使其偏转,当偏转到某一角度时,测量弹簧的力矩和转动力矩相等而达到平衡,此时的刻度值α由刻度盘读出,物料的粘度由公式η=Kα得出,流体的流变特性由剪切应力τ对剪切速率Ds作图即得,η=τ/Ds。

实验十三 动态光散射仪测定乳液粒径

(一)动态光散射的基本原理

  1. 粒子的布朗运动Brownian motion导致光强的波动

  微小粒子悬浮在液体中会无规则地运动 布朗运动的速度依赖于粒子的大小和媒体粘度,粒子越小,媒体粘度越小,布朗运动越快。  

2.动态光散射仪测定乳液粒径实验对样品有哪些要求?

答:基本要求 样品应该较好的分散在液体媒体中。理想条件下,分散剂应具备以下条件: 透明 和溶质粒子有不同的折光指数 应和溶质粒子相匹配(也就是:不会导致溶胀, 解析或者缔合)掌握准确的折光指数和粘度,误差小于0.5%。干净且可以被过滤

  粒径下限 依赖于: 粒子相对于溶剂产生的剩余光散射强度 溶质和溶剂折光指数差 样品浓度 仪器敏感度 激光强度和波长 检测器敏感度 - 雪崩式光电二极管 仪器的光学构造

  粒径上限 :动态光散射测量粒子无规则的热运动/ 布朗运动

  若粒子不进行无规则运动,动态光散射无法提供准确粒径信息 粒子尺寸的上限定义于沉淀行为的开始 因此上限取决于样品 – 应考虑粒子和分散剂的密度

  样品浓度上限 对于高浓度样品,由动态光散射测得的表观尺寸可能会受到不同因素的影响 多重光散射 – 检测到的散射光经过多个粒子散射

扩散受限 – 其他粒子的存在使得自由扩散受到限制 聚集效应 – 依赖于浓度的聚集效应 应电力作用 –带电粒子的双电层相互重叠,因而粒子间有不可忽视的相互作用。这种相互作用将影响平移扩散

连续测试过程中光强的变化及多次测试结果的Z均直径发生改变说明什么问题?粒子的布朗运动导致光强的波动,散射光强依赖于粒子的大小,小粒子光强波动比较快,在连续测试过程中,光强增强意味着粒子聚集,光强减弱意味着粒子沉淀,粒子溶解,光强无规则变化意味着粒子不稳定(聚集或分离)多次Z均测试结果误差应在1%-2%之内,Z均直径增长意味着:粒子聚集,温度不稳定(粘度随温度变化)Z均直径下降意味着粒子沉淀,粒子溶解温度不稳定(粘度随温度变化)

实验十四 维卡软化点,热变形温度的测定

1.试说明高分子材料耐热性的含义及表征方法?

答:高分子材料耐热性表示在升温环境中材料抵抗由于自身的物理或化学变化引起变形,软化,尺寸改变,强度下降,其他性能降低或工作寿命明显减少等地能力。表征方法分为短时耐热性试验和长时耐热性试验。

2.试分析维卡软化点,热变形温度测试原理及影响因素?

答;维卡软化点:对水平支撑并置于热浴槽中以5℃∕6min或12速率升温的试样,用横截面积1mm2的圆形平头压针施加1kg或5kg压载荷,当针头压入试样深度1mm的温度,即维卡耐热温度。影响因素:①升温速率 当升温速率过快,分子链运动快,软化时间越短,维卡软化点越低②横截面积 当横截面积过大时,探针难压入样品,导致维卡软化点越高③压针形状         若压针针头呈尖形,刚进去样品越容易导致维卡软化点越低④压载荷 压载荷越大,针头被压入样品越容易,维卡软化点越低。

实验十五  表面张力及界面张力的测定

1,   影响表面张力的因素?

答: ①液体的种类,不同的液体间的分子间作用力不同;分子间作用力大,便面张力就打:水具有较大的表面张力,而油的表面张力较小。②温度,当温度升高时,液体分子间引力减小,同时其共存蒸汽的密度加大,表面分子受到液体内部分子的引力减小,受到气相分子的引力增大,表面张力减小③当溶液中有杂质时,表面张力也会发生变化。

2,   什么叫牛顿流体?什么叫非牛顿流体?

答:τ=ηr 凡流动行为符合该式的流体称为牛顿流体。不符合牛顿流动定律的流体为非牛顿流体。

 

第二篇:物理实验教学总结

江苏省白蒲高级中学物理实验教学总结

(20xx——20xx学年度)

本学年上学期高一年级物理实验教学总结如下:

1、第二周:绪论1——1磁悬浮试验;1——2静电实验;1——3阴极射线试验;

1——4作用力与反作用力。本周相关试验类别均为教师演示实验,

试验效果良好。学生通过教师实验演示理解了其中物理知识,掌握了

实验教学目标,达到了实验教学要求。

2、第四周:2——1用打点计时器测速度。该实验类型为教师指导的学生具体操

作实验。该试验效果突出,让学生充分锻炼了实际操作动手

能力,达到了实验教学要求,学生大多能够掌握打点计时器

测速度要领。

3、第六周:2——2探究小车速度随时间变化规律。该实验类型为教师指导的学

生具体操作实验。通过该实验学生理解了小车速度与时间变化自己

爱你的关系,对于今后物理课堂理论教学打下了良好基础,便于学

生透彻掌握这一规律。

4、第八周:1——5自由落体运动的研究——牛顿管;2——3*用打点计时器研

究自由落体运动。本周实验类型均为演示探究实验。学生在教师演

示实验操作中认真学习,并探究有关自由落体及通过打点计时器对

自由落体运动的探讨,总结相关知识,实验效果良好。

5、第九周:2——4*用悬挂法确认薄板的重心;1——6物体的微小变形;1—

—7弹力的产生。以上三个实验类型均为教师演示实验。学生在教

师实验演示下了解了相关实验步骤,通过仔细观察和实验总结了相

关实验知识,方便了课堂物理理论知识教学。

6、第十一周:1——8静摩力的大小;2——5*探究求合力的方法。该实验类型

为:教师演示学生探究实验。通过教师演示,学生掌握了计算静

摩力的大小和求合力的方法,效果良好。

7、第十三周:2——6探究加速度与力和质量的关系。该实验类型为探究性试验。

学生在具体实验操作过程中理解并掌握了本实验三者之间的关系。

8、第十四周:2——7*探究作用力与反作用力的关系。该实验类型为探究性试验。

通过具体操作,学生掌握了作用力与反作用力之间的关系。实验效

果良好。

本学期高一物理实验均达到了实验效果和目的,学生通过本学期实验锻炼了 动手能力,认真理解并掌握了实验知识,为物理教学打下了良好的基础。

本学年上学期高二年级物理实验教学总结如下:

本学期高二物理实验内容主要有:静电感应;探究影响电荷相互作用力的因素;模拟电场线;研究静电平衡时导体内部的电荷;静电屏蔽;研究影响平行板电容器电容大小的因素;测量导体电流和电压;测绘小灯泡的伏安特性曲线;探究导体电阻与其影响因素定量关系;探究导体电阻与材料的关系;研究路端电压;练习使用多用电表;测定电池的电动势和内电阻;晶体管与或非门电路;探究影响通电导线受力的因素;磁场对通电导线的作用;平行通电自导线间的作用力;观察阴极射线在磁场中偏转;带电粒子在匀强磁场中的运动;练习使用游标卡尺;探究电池感应的产生的条件;楞次定律;自感现象;电磁驱动;用电压传感器观

察交、直流电压波形;电感和电容对交、变电流的影响;探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系;盒子里有什么装置;观察光敏电阻和热敏电阻。

本学期高二物理共有29个实验,实验类型主要有演示、探究、分组演示等类型,实验教学次数较多,教学任务较重,但是在物理组教师和本人努力下,教学效果良好,均达到了实验效果和目的,通过实验操作,锻炼了学生理解问题和动手操作的能力,让学生真正地理解了相关物理学原理,培养了学生探究物理科学的极大兴趣,真正地起到了辅助教学的作用。

本学年下学期高一物理实验教学总结如下:

本学期高一物理实验内容主要有:曲线运动中速度的方向;物体作曲线运动的条件;互成角度的两个匀速直线运动的合成;研究平抛物体的运动;用圆锥摆粗略验证向心力的表达方式;探究功与速度变化的关系;小球能摆多高;验证机械能守恒定律。

本学期高一物理共有8个实验,实验类型主要是分组演示型,试验次数相对上学期较少,但是物理组教师和本人并没有放松和降低对实验的安排及要求,通过细心认真第布置,本学期物理实验均达到了物理实验教学要求。通过本学期物理实验,提高了学生物理实验操作能力。学生真正理解了相关物理知识,明白了其中科学道理,对以后的物理课堂理论教学有巨大的促进作用。

本学年下学期高二物理实验教学总结如下:

本学期高二物理实验内容主要有:用油膜法估测分子的大小;用显微镜观察布朗运动;水和酒精混合后体积减小;压紧的铅块会粘在一起;探求气体等温的变化;模拟气体压强产生的机理;蜂蜡在晶体和非晶体表面的融化;液体表面张力;浸润和不浸润;毛细现象;对气体做功温度升高;简谐振动的相位;单摆的振动图象;单摆的震动与什么有因素关;探究单摆周期与摆长的关系;受迫振动的频率;共振;绳的横波;观察水波的反射;水波的衍射和干涉;绳波的叠加;蜂鸣器音调的变化;测定玻璃的折射率;光的双缝干涉;用双缝干涉测量光的波长;用白光做双缝干涉实验;用肥皂膜做薄膜干涉;绳波的偏振;光的偏振;全反射;光导纤维;观察全息照片;电磁振荡的产生。

本学期高二实验共有33个实验,实验类型主要是分组演示类型,试验个数和上学期相比较增加了4个,实验教学任务稍重了些,但是在高二物理教师及本人努力下实验效果得到了很好的保证。学生通过实验操作加深了对相关物理知识的理解程度,对物理课堂理论教学有很大推动作用。

江苏省白蒲高级中学物理实验教学总结

(20xx——20xx学年度)

本学年高一物理实验教学总结如下:

本学年高一物理实验主要内容有:瓦碎蛋全;静电屏蔽;悬挂法测定薄板的重心;物体的微小变形;验证滑动摩擦定律,力的合成的平行四边形法则;测定匀、变速直线运动的加速度;自由落体运动;牛顿第一定律;惯性现象;牛顿第二定律;作用力与反作用力;失重和超重现象;共点力的平衡条件;力矩的作用;有固定转动轴的物体的平衡条件;曲线运动;曲线运动速度方向;平抛运动;向心力;动量定理的引入;动量守恒定律,反冲运动;物体的动能和物体的质量和速度有关;动能和势能的相互转化;机械能守恒;弹簧振子的振动;简谐振动的图象;单摆;阻尼振动;受迫振动和共振;共鸣;沿绳传播的波;横波、纵波;波的反射;波的折射;波的衍射;波的干涉;弦线上的驻波;空气柱内的驻波; 游标卡尺的使用;验证力的平行四边形定则;练习使用打点计时器;研究匀变速直线运动;研究平抛物体的运动:验证动量守恒定律;验证机械能守恒;探索弹力和弹簧伸长的关系;单摆的振动。

以上实验总共有49个,类型分为教师演示实验和学生分组实验两种。其中教师演示实验共有40个,学生分组实验共有9个。本学年实验教学内容较多,任务繁重。不过在高一物理组全体教师和本人的努力下,本学年度的物理实验教学任务保质保量的完成了,并取得了良好效果。学生通过观察学习教师演示实验和自我分组实验具体操作,提升了学生物理学能力,完成并达到了物理教学计划和目标,为本学年物理教学任务高质保量地完成起到了重要作用。

相关推荐