结品 玻璃化转变 吸热反应 转变 分解、降解 图3DSC曲线 目前DSC是研究聚合物结晶热力学和动力学非常有用的方法。 (1)）将聚合物样品在铝坩锅中精确称重后放入DSC样品池中，以10℃mn进行等速 升温扫描至200℃，恒温5min以消除热历史 (2)以10℃/min对样品进行等速降温冷却，从200℃冷却至50℃，在冷却过程中聚 丙烯样品发生非等温结晶，由DSC记录聚合物非等温结晶曲线。 (3)再以10℃mi对样品进行等速升温，从50℃加热至200℃，到达聚丙烯结晶熔 点时样品会发生熔融，由DSC记录聚合物结晶熔融曲线。 实验样品为纯聚丙烯树脂和加入成核剂的聚丙烯树脂。实验过程中，样品一直处于氨 气保护下。实验完成后，取出样品坩锅。进行数据处理」 (1)从聚合物结晶熔融曲线的熔融峰，读出聚丙烯样品的结晶熔点Tm;对熔融峰 面积进行积分，得到聚丙烯样品的结晶熔融热△H,根据下式计算聚丙烯样品的结晶度 f=△HI△H △H。是完全结晶聚丙烯的结晶熔融热，可从聚合物手册中查出或根据品胞参数计算
) mW dH/dt ( 图 3 DSC 曲线 目前 DSC 是研究聚合物结晶热力学和动力学非常有用的方法。 （1） 将聚合物样品在铝坩锅中精确称重后放入DSC样品池中，以10 /min ℃ 进行等速 升温扫描至200℃，恒温5min以消除热历史； （2） 以10 /min ℃ 对样品进行等速降温冷却，从200℃冷却至50℃，在冷却过程中聚 丙烯样品发生非等温结晶，由DSC记录聚合物非等温结晶曲线。 （3） 再以10 /min ℃ 对样品进行等速升温，从50℃加热至200℃，到达聚丙烯结晶熔 点时样品会发生熔融，由DSC记录聚合物结晶熔融曲线。 实验样品为纯聚丙烯树脂和加入成核剂的聚丙烯树脂。实验过程中，样品一直处于氮 气保护下。实验完成后，取出样品坩锅。进行数据处理： （1） 从聚合物结晶熔融曲线的熔融峰，读出聚丙烯样品的结晶熔点Tm；对熔融峰 面积进行积分，得到聚丙烯样品的结晶熔融热ΔH，根据下式计算聚丙烯样品的结晶度： c = Δ ΔHHf c / ΔHc 是完全结晶聚丙烯的结晶熔融热，可从聚合物手册中查出或根据晶胞参数计算
(2)从聚合物非等温结晶曲线的结晶峰，读出聚丙烯样品的结晶温度T飞。该结晶 温度与结晶熔点之差△T称为过冷度，它可以表征结晶速率的快慢，过冷度越小，聚合物结 晶倾向越大，结晶速度越快。 通过对比加入成核剂前后聚丙烯样品这些结晶参数的变化，可以比较出成核剂对聚丙 烯结晶熔点、结晶度和结晶速度的影响。 4.桑丙烯力学性能的测定 所测定的力学性能包括冲击强度、拉伸强度和弯曲强度。该部分实验内容见本教材实 验5。 分别测定加入成核剂前后聚丙烯的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度，以此对比加入成 核剂前后聚丙烯样品力学性能的变化，并结合结晶形态和结晶参数的变化分析成核剂对材 料力学性能的影响。 5.聚丙烯热变形温度测试 热变形温度是衡量高分子材料耐热性的主要指标之一。将试样浸在等速升温的导热油 介质中，在简支梁式的静弯曲负荷作用下，试样弯曲变形达到规定值时的温度称之为该试 样的热变形温度。它适用于控制质量和作为鉴定新品种塑料热性能的一个指标，并不代表 其使用温度。 (1)装样一测量试样尺寸，计算应加砝码质量，使试样受载后最大弯曲正应力 为1.82MPa或0.455MPa,应加砝码质量由下式计算：
（2） 从聚合物非等温结晶曲线的结晶峰，读出聚丙烯样品的结晶温度 Tc。该结晶 温度与结晶熔点之差 ΔT 称为过冷度，它可以表征结晶速率的快慢，过冷度越小，聚合物结 晶倾向越大，结晶速度越快。 通过对比加入成核剂前后聚丙烯样品这些结晶参数的变化，可以比较出成核剂对聚丙 烯结晶熔点、结晶度和结晶速度的影响。 4．聚丙烯力学性能的测定 所测定的力学性能包括冲击强度、拉伸强度和弯曲强度。该部分实验内容见本教材实 验 5。 分别测定加入成核剂前后聚丙烯的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度，以此对比加入成 核剂前后聚丙烯样品力学性能的变化，并结合结晶形态和结晶参数的变化分析成核剂对材 料力学性能的影响。 5．聚丙烯热变形温度测试 热变形温度是衡量高分子材料耐热性的主要指标之一。将试样浸在等速升温的导热油 介质中，在简支梁式的静弯曲负荷作用下，试样弯曲变形达到规定值时的温度称之为该试 样的热变形温度。它适用于控制质量和作为鉴定新品种塑料热性能的一个指标，并不代表 其使用温度。 （1） 装样——测量试样尺寸，计算应加砝码质量，使试样受载后最大弯曲正应力 为1.82MPa或0.455MPa，应加砝码质量由下式计算： 8.94.29 2 2 T R l bh m −−= σ
式中m一一砝码质量，kg: G一一试样最大弯曲正应力，M: b-一试样宽度，mm h一一试样厚度，mm: 一一两支座中心距，mm: R一一负载杆及压头质量，kg; T一一变形测量装置附加力，N。 把试样对称放在试样支座上，将装好试样的支架放入保温浴槽内，试样应位于液面 35mm以下，加上砝码。 (2)参数设定：设定升温速率为120℃h,变形量为0.21mm (3)调：调节变形量测量装置使变形量为常； (4)）测试：启动机器，开始加热升温，记录试样中点弯曲变形量达到0,21mm时的 温度即为热变形温度。 对比加入成核剂前后聚丙烯样品热变形温度的变化，并结合结晶形态和结晶参数的变 化分析成核剂对材料耐热性的影响。 五、实验结果与讨论 列出各项实验结果，并将加有和未加成核剂试样的实验结果作对此。根据实验所测定 的加入成核剂前后聚丙烯的结晶形态、结晶行为、力学性能和耐热性能的变化，讨论成核 剂对结晶速率、结晶形态和结晶度影响，以及结晶形态对聚丙烯力学性能的影响，更好地 掌握聚合物的结构形态和性能的关系
式中 m――砝码质量，kg； σ――试样最大弯曲正应力，Mpa； b――试样宽度，mm； h――试样厚度，mm； l――两支座中心距，mm； R――负载杆及压头质量，kg； T――变形测量装置附加力，N。 把试样对称放在试样支座上，将装好试样的支架放入保温浴槽内，试样应位于液面 35mm 以下，加上砝码。 （2） 参数设定：设定升温速率为120 /h ℃ ，变形量为0.21mm； （3） 调零：调节变形量测量装置使变形量为零； （4） 测试：启动机器，开始加热升温，记录试样中点弯曲变形量达到0.21mm时的 温度即为热变形温度。 对比加入成核剂前后聚丙烯样品热变形温度的变化，并结合结晶形态和结晶参数的变 化分析成核剂对材料耐热性的影响。 五、实验结果与讨论 列出各项实验结果，并将加有和未加成核剂试样的实验结果作对比。根据实验所测定 的加入成核剂前后聚丙烯的结晶形态、结晶行为、力学性能和耐热性能的变化，讨论成核 剂对结晶速率、结晶形态和结晶度影响，以及结晶形态对聚丙烯力学性能的影响，更好地 掌握聚合物的结构形态和性能的关系
实验2聚合物熔体流动速率及流动活化能的测定 一、实验目的 1.掌握使用熔体流动速率测试仪测定聚合物溶体流动速率的方法。 2.测定低剪切速率下聚合物的流动活化能，并了解链结构对聚合物熔体粘度对温度依 赖性的影响。 二、实验原理 塑料的挤出、压延、注射等成型过程以及合成纤维的熔融纺丝都必须在聚合物的熔融 状态下进行，聚合物熔体流动性能的好坏对选择聚合物的成型加工方法以及确定加工工艺 参数具有十分重要的意义。聚合物熔体的流动性能可以用不同方法来表征，但是在实际工 业生产中，熔体流动速率（熔融指数）是表征聚合物熔体流动性能最常用的参数 熔体流动速率(Melt Flow Rate,MFR)被定义为：在一定的温度和压力下，聚合物熔 体在十分钟内流过一个规定直径和长度的标准毛细管的重量克数。单位为g10min。所以 熔体流动速率的大小直接代表了聚合物熔体流动性能的高低，熔体流动速率越大，加工流 动性越好。另一方面，熔体流动速率还具有表征聚合物分子量的功能。对于同一种聚合物 来说，分子量越高，分子链之间的作用力就越大，链缠结也越严重，这会导致聚合物熔体 的流动阻力增大，熔体流动速率下降。因此，根据同一类聚合物熔体流动速率的大小可以 比较其分子量的高低
实验 2 聚合物熔体流动速率及流动活化能的测定 一、 二、 实验目的 1．掌握使用熔体流动速率测试仪测定聚合物熔体流动速率的方法； 2．测定低剪切速率下聚合物的流动活化能，并了解链结构对聚合物熔体粘度对温度依 赖性的影响。 实验原理 塑料的挤出、压延、注射等成型过程以及合成纤维的熔融纺丝都必须在聚合物的熔融 状态下进行，聚合物熔体流动性能的好坏对选择聚合物的成型加工方法以及确定加工工艺 参数具有十分重要的意义。聚合物熔体的流动性能可以用不同方法来表征，但是在实际工 业生产中，熔体流动速率（熔融指数）是表征聚合物熔体流动性能最常用的参数。 熔体流动速率（Melt Flow Rate，MFR）被定义为：在一定的温度和压力下，聚合物熔 体在十分钟内流过一个规定直径和长度的标准毛细管的重量克数。单位为 g/10min。所以， 熔体流动速率的大小直接代表了聚合物熔体流动性能的高低，熔体流动速率越大，加工流 动性越好。另一方面，熔体流动速率还具有表征聚合物分子量的功能。对于同一种聚合物 来说，分子量越高，分子链之间的作用力就越大，链缠结也越严重，这会导致聚合物熔体 的流动阻力增大，熔体流动速率下降。因此，根据同一类聚合物熔体流动速率的大小可以 比较其分子量的高低
聚合物的熔体流动速率对温度有依赖性。刚性链聚合物的流动活化能比较大，温度对 熔体流动速率的影响此较明显。随温度升高，熔体流动速率大幅度增加。可称之为“温敏性 聚合物”。对柔性链聚合物，由于流动活化能比较低，所以温度对聚合物熔体流动速率的影 响比较小。 根据聚合物熔体粘度与温度的关系式(Arrhenius公式)： n=AeNE,lRT (1) 式中，△E,是流动活化能：A是与聚合物结构有关的常数。同时，根据聚合物熔体在 毛细管中流动的粘度与毛细管两端压差的关系式(Poiseuille公式)： R△P n=801 (2) 式中，R和L是毛细管的半径和长度：△P是毛细管两端的压差：Q为熔体的体积流动 速率。由熔体流动速率与熔体密度ρ的关系，熔体的体积流动速率可以表示为： Q=MFR/600p (3) 结合(1人(2人(3)式，可以得到： MFRxe,IRT =757R'APp (4) A1 将(4)式两边取自然对数 nNFR-hB-总 （5) 式中，B=75R△Pp1A,1。由(5)式可见，.测定聚合物在不同温度下的熔体流动 速率MFR,以I(MFR)对1/T作图可得到一条直线，由直线的斜率可求得聚合物的流动活 化能△Ene
聚合物的熔体流动速率对温度有依赖性。刚性链聚合物的流动活化能比较大，温度对 熔体流动速率的影响比较明显。随温度升高，熔体流动速率大幅度增加。可称之为“温敏性 聚合物”。对柔性链聚合物，由于流动活化能比较低，所以温度对聚合物熔体流动速率的影 响比较小。 根据聚合物熔体粘度与温度的关系式（Arrhenius 公式）： RTE o eA / η η Δ = （1） 式中，ΔEη 是流动活化能；Ao 是与聚合物结构有关的常数。同时，根据聚合物熔体在 毛细管中流动的粘度与毛细管两端压差的关系式（Poiseuille 公式）： Ql PR 8 4 Δ = π η （2） 式中，R 和 L 是毛细管的半径和长度；ΔP 是毛细管两端的压差；Q 为熔体的体积流动 速率。由熔体流动速率与熔体密度 ρ 的关系，熔体的体积流动速率可以表示为： = MFRQ 600/ ρ （3） 结合（1）、（2）、（3）式，可以得到： lA PR eMFR o η RTE Δ ρπ =× Δ 4 / 75 （4） 将（4）式两边取自然对数： RT E BMFR Δ η lnln −= （5） 式中， 。由（5）式可见，测定聚合物在不同温度下的熔体流动 速率 MFR，以 ln(MFR)对 1/T 作图可得到一条直线，由直线的斜率可求得聚合物的流动活 化能 ΔEη。 /75 olAPRB 4 Δ= ρπ