高分子材料分析技术
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三、分析技术在高分子材料领域的应用

高分子材料在生活中无处不在,人们对高分子材料的依赖性日益增强。高分子材料的主要成分是聚合物和添加剂,随着高分子材料的不断发展,聚合物和添加剂的品种越来越多,配方越来越复杂,而聚合物和添加剂的种类和用量直接影响材料的各种性能。

聚合物是由许多单个的高分子链聚集而成,因此结构有两方面的意义:①单个高分子链的结构;②许多高分子链聚在一起表现出来的聚集态结构。链结构中的结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型、支化、交联、高分子链构象和分子量大小,聚合物的结晶形态等对高分子材料的力学性能、热学性能、加工性能等影响较大。

高分子材料中的添加剂(又称助剂)是为了使其顺利成型加工或者为了获得所需性能而添加到材料中的化学物质。时至今日,助剂已发展成一个独立的工业部门。它的品种繁多,在高分子材料中应用范围广,消耗量大。以塑料助剂为例,现有30多个功能类、200多种化合物、4000多个牌号。高分子材料在进行配方设计时,一般根据使用和加工需求选择一种或者多种助剂复配使用。助剂根据是否能和聚合物发生反应分成反应型助剂和非反应型助剂,但是由于高分子化学反应的不确定性,助剂的种类及用量对材料的结构及性能影响很大。

高分子材料分析技术主要是利用化学分析和仪器分析等手段,分析测试材料的组成、微观结构、宏观结构、聚合物反应及加工过程中的结构变化等,并通过大量数据的搜集整理,掌握高分子材料性能与结构之间的关系、结构与加工之间的关系、添加剂种类及用量与高分子材料性能之间的关系,为后期有针对性地设计配方和加工条件提供参考依据。高分子材料分析技术主要实现以下目的:

①聚合物结构鉴定;

②聚合物分子量及分布测定;

③高分子材料加工流动性测试;

④聚合物聚集态结构及形貌表征;

⑤高分子材料热性能分析;

⑥聚合物反应和变化过程监控;

⑦添加剂定性定量分析。