材料组织结构表征

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1、第一章绪论［教学要求］掌握高分子材料研究的意义和内容，了解表征材料组织结构的各种方法及手段。［重点］高分子材料的各种研究方法。［难点］不同结构和性能所应采用的研究方法。［教学内容］一、高分了材料研究的意义和内容材料科学的主要任务是研究材料研究的内容：组成、结构性能材料的性能决定于：组成、结构材料的结构又取决于：材料的制备工艺材料的使用条件二、高聚物的结构和形态1、高分子结构的特点：1）高分子是由数目（103—105）很大的结构单元组成2）高分子主链冇一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲且具冇柔性3）高分了的结构具有不均一性4）结构单元的相互作用对高分子聚集态

2、结构和物理性能影响很人5）高分子聚集态结构沿主链方向的有序程度高于垂直于主链方向的有序程度2、高分子结构的内容近程结构（一级结构）链结构｛聚集态结构（三级结构）1）一级结构（近程结构）属于化学结构，包括构造和构型。即结构单元的连接方式。（均聚，共聚，相对分子量，链状分子形态如直链、支化、交联，高聚物的立体构型，全同、间同、无规、顺式、反式）2製支化械舉支化无觇支化交联两图高分壬链的支化与交联CII-CHCH2CH2Z//ch2ch：ch-chCHCH,CHCH2ch2chch2ch2）二级结构（远程结构）包括分了的大小和形态，链的柔顺性及分了在各种

3、环境中所采取的构象。即单个分子存在的形态。高分子的人小，平均分子量及其分子量分布團1-4分子■微分分布曲践3）三级结构（聚集态结构）包括晶态结构，非晶态结构，取向态结构，液晶态结构及织态结构。是描述高分子聚集体中的分子间是如何堆砌的。4）高次结构（织态结构）屈丁•更高一级的结构。三、材料研究方法1、定义：广义：包括技术路线、实验技术、数据分析狭义：某一种测试方法，如：X射线衍射方法、电了显微术、红外光谱分析、核磁共振分析等lcmlOOgm结构测定lOOum"形貌lp.m■扫描电镜10nm-（分析电镜1恍;墾蹩!I卢瑟福背散射I=打描隧道显微掘0.InmI0

4、.lnm10nmlgm横向分辨率炉2、高聚物结构的测定方法1）链结构：X射线衍射、电了衍射、中心衍射、紫外、红外、拉曼、荧光、核磁共振,等.2）聚集态X射线小角散射、电子衍射、电子显微镜（TEM,SEM）、光学显微镜、原子力显微镜、小角激光光散射等。3）结晶度X射线衍射、电子衍射、核磁共振、红外、密度法、热分析。4）取向度双折射法、X射线衍射、圆二色性法、红外二色性法等。5）相对分了质量溶液光散射、凝胶渗透色谱、粘度法、扩散法、超速离心法、溶液激光小角光散射法、渗透压法、气相渗透压法、沸点升高法、端基滴定法等。3、高聚物分子运动的测定四种类型：1）体积变化

5、（膨胀计法、折射系数测定法）2）热力学性质的变化（差热分析法DTA,示差扫描量热法DSC）3）力学性质的变化（热机械法、应力松弛法）4）电磁效应（介电松弛、核磁共振）4、高聚物性能的测定1）力学性能拉伸、压缩、剪切、弯曲、冲击、蠕变、应力松弛。2）粘流行为旋转粘度计、熔融指数测定仪、毛细管流变仪3）电学性能高阻计、电容电桥介电性能测定仪、高压电击穿试验机4）热性能导热系数测定仪、斧示扫描量热仪、量热计、耐热仪、热失重仪、耐燃烧试验机5）其他性能（老化性能、密度、透气性）四、授课内容、教学环节教学时数、讲实验实践习题课讨论课设计其他小计绪论2红外光谱541拉

6、曼光谱31紫外光谱341核磁共振谱31质谱31X射线法31凝胶渗透色谱41差示扫描量热法和差热分析法41热重分析31偏光显微镜法341电子显微镜法441总计401611第二章红外光谱［教学要求］掌握红外光谱的原理，并学会运用红外光谱进行高分子链结构的分析。［重点］常见有机官能团的特征吸收带；红外光谱在高分子材料研究中的应用。［难点］红外光谱在高分子材料研究中的应用。［教学内容］一、概述1R是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动-转动能级的跃迁而产生的，称为分了振动转动光谱，简称振转光谱。傅里叶变换红外光谱分析FTTR(FourierTranslationInf

7、raredspectroscopy)1.IR光谱在研究领域中的应用：(1)分子结构基础研究：应用IR测定分子的键长、键角，以此推断出分子的立体构型；(2)根据所得的力常数口J以知道化学键的强弱，由简正频率来计算热力学函数等。(3)化学组成分析：根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物屮各组分的含量。(4)材料分析中最常用的工具。2.IR光谱分析的特点：(1)快速(2)高灵敏度(3)试样用量少(4)能分析各种状态的试样等特点二、IR光谱的产生条件红外光谱是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动-转动能级的跃迁而产生的。1、物质

8、能吸收电磁辐射应满足两个条件，B

9、J：（1）辐射应具有刚好能满足物