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wivern

至尊木虫 (著名写手)

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[交流] 【分享】高分子聚合物的密度表征

用途
密度是指单位体积内物体在恒定温度下所具有的质量。它是一个重要的物性参数，表示了物体的致密性并决定了物体的一些其他的性质。例如，发泡高分子聚合物的密度决定了它的承压性能。当高分子聚合物材料用于夹层结构（sandwich）时，材料的密度决定了芯材的一个重要性质：剪切强度。此外，结晶高分子聚合物的密度还可以间接地揭示结晶的程度。需要强调的是物体的密度往往是温度的函数。

表征方法及原理
1.高分子聚合物的密度测试方法
1.1 密度梯度管法
1.在密度梯度管中配置自上而下密度连续变化的密度梯度液体；
2.用标准密度的玻璃小球标定密度梯度管中不同位置高度的密度值；
3.将待测高分子聚合物的样品投入标定后的密度梯度管中；
4. 读取聚合物样品在密度梯度管中的位置（高度值）。与此高度相对应的密度值，即为聚合物样品的密度。

1.2 浮力法
根据阿基米德原理,以浮力来计算受测试样的体积。该法适用吸水性不强且比重大于水的的材料（注:吸水性不强的材料系指不因吸水而影响浮力测量精度的材料）。
标准试验温度：23℃。
试样表面应光滑,尺寸适中,使试样不与容器壁接触,通常试样质量为1～5g。为避免个异性，通常测定5个试样的密度值。
试验步骤：
1. 分别称量试样和金属丝的质量,准确到0.1mg。
2. 将由该金属丝悬挂着的试样全部浸入到容器内蒸馏水中,容器内水的温度应为23±0.5℃。用一根细金属丝尽快地除去粘附在试样上的气泡。称量水中试样质量,准确到0.1mg。
3. 试样密度按下式计算:

Dt=m1×Dw /（m1+m3-m2）

               式中: Dt—试样在t℃时的密度,g/cm3;
               m1—试样在空气中的质量,g;
               m2—试样悬挂在水中的质量,g;
               m3—金属丝的质量,g;
               Dw—水在t℃时的密度,g/cm3。在23℃下其值为0.997 6g/cm3。
1.3 几何法
以规则几何体作试样,用测量的试样尺寸计算试样体积。该法适用于吸水性强的材料。
试样应为规则的几何体,其任一方向的尺寸不得小于4mm,试样体积必须大于10cm3。
试验步骤：
1. 称量试样质量,准确到1 mg。
2. 在试样每一特征方向均布的三点上,测量试样尺寸,准确到0.02mm。三点尺寸相差不应超过1%。取三
点的算术平均值作为试样该方向的尺寸。
3. 试样密度按下式计算:

Dt=m/V

                     其中：Dt—试样在t℃时的密度,g/cm3;
                     m—试样质量,g;
                     V—试样体积,cm3。
2.相对密度
在测得高分子聚合物材料的的密度，并已知参比物的密度后可以计算材料的相对密度。相对密度是
指一定体积材料的质量与同温度等体积的参比物质量量之比。

Dtt=Dt/Dtc

其中：Dtt—试样在t℃时的相对密度;
Dt—试样在t℃时的密度,g/cm3;
Dtc—参比物在t℃时的密度,g/cm3。

所用仪器
1.密度梯度管法：密度梯度管
2.浮力法
天平:感量0.1mg。
容器:烧杯或其他大口容器。
金属丝:直径小平0.125mm,长度适当。
3.几何法
天平:感量1 mg。
游标卡尺:精度0.02mm。

参考文献
1.“高分子物理实验”（P.17），何平笙，杨海洋，朱平平，瞿保均编中国科技大学出版社 2002年

[ Last edited by wivern on 2008-7-21 at 10:38 ]

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