常见聚合物的玻璃化转变温度和表面张力.docx
《常见聚合物的玻璃化转变温度和表面张力.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常见聚合物的玻璃化转变温度和表面张力.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
常见聚合物的玻璃化转变温度和表面张力
常见高聚物的名称、重复结构单元、熔点与玻璃化转变温度
Names,ConstitutionalRepeatingUnits,MeltingPointsandGlass-transitionTemperaturesofCommonHighPolymers
序号（No.）,名称（Name）,重复结构单元
（Constitutionalrepeatingunit）,熔点
Tm/℃,玻璃化转变温度Tg/℃
1,聚甲醛,
182.5,-30.0
2,聚乙烯,
140.0,95.0,-125.0,-20.0
3,聚乙烯基甲醚,
150.0,-13.0
4,聚乙烯基乙醚,
-,-42.0
5,乙烯丙烯共聚物，乙丙橡胶,
，
-,-60.0
6,聚乙烯醇,
258.0,99.0
7,聚乙烯基咔唑,
-,200.0
8,聚醋酸乙烯酯,
-,30.0
9,聚氟乙烯,
200.0,-
10,聚四氟乙烯（Teflon）,
327.0,130.0
11,聚偏二氟乙烯,
171.0,39.0
12,偏二氟乙烯与六氟丙烯共聚物（Viton）,
，
-,-55.0
13,聚氯乙烯（PVC）,
-,78.0-81.0
14,聚偏二氯乙烯,
210.0,-18.0
15,聚丙烯,
183.0,130.0,26.0,-35.0
16,聚丙烯酸,
-,106.0
17,聚甲基丙烯酸甲酯，有机玻璃,
160.0,105.0
18,聚丙烯酸乙酯,
-,-22.0
19,聚（α-腈基丙烯酸丁酯）,
-,85.0
20,聚丙烯酰胺,
-,165.0
21,聚丙烯腈,
317.0,85.0
22,聚异丁烯基橡胶,
1.5,-70.0
23,聚氯代丁二烯，氯丁橡胶,
43.0,-45.0
24,聚顺式-1,4-异戊二烯，天然橡胶,
36.0,-70.0
25,聚反式-1,4-异戊二烯，古塔橡胶,
74.0,-68.0
26,苯乙烯和丁二烯共聚物，丁苯橡胶,
，
，
-,-56.0
27,聚己内酰胺，尼龙-6,
223.0,-
28,聚亚癸基甲酰胺，尼龙-11,
198.0,46.0
29,聚己二酰己二胺，尼龙-66,
267.0,45.0
30,聚癸二酰己二胺，尼龙-610,
165.0,50.0
31,聚亚壬基脲,
236.0,-
32,聚间苯二甲酰间苯二胺,
390.0,-
33,聚对苯二甲酸乙二酯,
270.0,69.0
34,聚碳酸酯,
267.0,150.0
35,聚环氧乙烷,
66.2,-67.0
36,聚2,6-二甲基对苯醚,
338.0,-
37,聚苯硫醚,
288.0,85.0
38,聚[双（甲基胺基）膦腈],
-,14.0
39,聚[双（三氟代乙氧基）膦腈],
242.0,-66.0
40,聚二甲基硅氧烷，硅橡胶,
-29.0,-123.0
41,赛璐珞纤维素,
>270.0,-
42,聚二苯醚砜,
230.0,-
一些聚合物的临界表面张力系数参考值
一些聚合物的临界表面张力rc（20℃）[3][4]
聚合物
Yc（达因/厘米）
脲醛树脂
61
纤维素
45
聚丙烯腈
44
聚氧化乙烯
43
聚对苯二甲酸乙二醇酯
43
尼龙66
42.5
尼龙6
42
聚砜
41
聚甲基丙烯酸甲酯
40
聚偏氯乙烯
40
聚氯乙烯
39
聚乙烯醇缩甲醛
38
氯磺化聚乙烯
37
聚醋酸乙烯酯
37
聚乙烯醇
37
聚苯乙烯
32.8
尼龙1010
32
聚丁二烯（顺式）
32
聚乙烯
31
聚氨酯
29
聚氯化乙烯
28
聚乙烯醇缩丁醛
28
丁基橡胶
27
聚偏二氯乙烯
25
聚二甲基硅氧烷
24
聚三氟乙烯
22
硅橡胶
22
聚四氟乙烯
18.5
聚全氟丙烯
16.2
聚甲基丙烯酸全氟辛酯
10.6
表2-2常用粘合剂的表面张力[5][6]
粘合剂
在20℃时的表面张力rL（达因/厘米）
酚醛（酸固化物）
78
水
72.8
糠醛胶
71
间苯二酚-甲醛树脂
71
苯酚-间苯二酚-甲醛胶
52
间苯二酚甲醛胶
51
脲醛树脂
48
酪朊粘合剂
47
环氧树脂*
47
特殊环氧胶
45
动物胶
43
聚醋酸乙烯酯乳液
38
天然橡胶。
松香胶
36
环氧树脂**
30
硝化纤维素
26
注：
*通用环氧树脂，**未加说明
浸润性主要决定于胶粘剂和被粘物的表面张力，还与工艺条件、环境因素等有关。
四、粘接力
胶粘剂对被粘物的浸润只是粘接的前提，必须能够形成粘接力才能达到粘接的目的。
表1-13 不同结合的原子间距离与键能的关系[7]
结合种类
原子间距离（Å）
键能（千卡/克分子）
化学力（共价键）*
1-2
50-200
氢键力**
2-3
3-10
次价力
3-5
0-2
注：
*化学力即主价力，按键的形式可分为离子键、共价键、金属键三类。
表中列出了处于这三类键中具有中等键能的共价键的数值。
**在有些文献上将氢键包括在次价力中
固体材料的表面张力
SurfaceEnergyMaterial（dynes/cm）
中文名称
英文名称
表面张力
1
聚六氟丙烯
Polyhexafluoropropylene
16
2
聚四氟乙烯
Polytetrafluoroethylene（PTFE/Teflon）
18-20
3
聚全氟乙丙烯
（F46）Fluorinatedethylenepropylene（FEP）
18-22
4
聚三氟乙烯
Polytrifluoroethylene
22
5
三氟氯乙烯
Chlorotrifluoroethylene（Aclar）
20-24
6
硅橡胶
Polydimethylsiloxane（siliconeelastomer）
22-24
7
天然橡胶
Naturalrubber
24
8
石蜡
Paraffin
23-25
9
聚偏氟乙稀
Polyvinylidenefluoride（PVDF）
25
10
聚氟乙烯
Polyvinylfluoride（PVF/Tedlar）
28
11
聚丙烯
Polypropylene（PP）
29-31
12
聚乙烯
Polyethylene（PE）
30-31
13
聚三氟氯乙烯
Polychlorotrifluoroethylene（PCTFE）
31
14
聚丁烯
Polybutyleneteraphthalate（PBT）
32
15
尼龙-11
Nylon-11（polyundecanamide）
33
16
离子键聚合物树脂
Surlynionomer
33
17
聚苯乙烯
Polystyrene（PS）,lowionomer
33-35
18
丙烯酸树脂
Polyacrylate（acrylicfilm）
35
19
镀锡铁
Tin-platedsteel
35
20
聚氯乙烯
Polyvinylchloride（PVC）,plasticized
33-38
21
聚乙烯醇
Polyvinylalcohol（PVOH/PVAL）
37
22
聚苯乙烯
Polystyrene（PS）,highionomer
37-38
23
聚硫化苯
Polyphenylenesulfide（PPS）
38
24
聚氯乙烯
Polyvinylchloride（PVC）,rigid
39
25
醋酸纤维
Celluloseacetate（CA）
39
26
聚偏二氯乙烯
Polyvinylidenechloride（PVDC/Saran）
40
27
聚酰亚胺
Polyimide
40
28
聚砜
Polysulfone（PSU）
41
29
有机玻璃
Polymethylmethacrylate（PMMA）
41
30
尼龙-6（聚已内酰胺）
Nylon-6（polycaprolactam）
42
31
聚酯
Polyethyleneterephthalate（PET）
41-44
32
纤维素（再生）
Cellulose（regenerated）
44
34
铜
Copper
44
35
铝
Aluminum
45
36
铁
Iron
46
37
尼龙6/6
Nylon6/6（polyhexamethyleneadipamide）
46
38
聚碳酸脂
Polycarbonate（PC）
46
39
玻璃，碳酸钠，石灰
Glass,sodalime
47
40
聚氧化二甲苯
Polyphenyleneoxide（PPO）
47
41
苯乙烯-丁二烯橡胶
Styrenebutadienerubber
48
42
聚醚碸
Polyethersulfone
50
#以上资料为Q-S提供！
大学物理创新性设计型实验
食品质量与安全1班1138113沈梦佳
氯化钠溶液液体表面张力系数与浓度的关系
小组成员：
张理、沈梦佳、谢雨岑、陈其才
摘要：
钢针、硬币等物能飘在洁净的水表面，清晨小草叶上的露水通常收缩成小球形状。
这些现象表明，液体表面好比一层紧绷的薄膜，有自然收缩趋势，从而导致表面张力现象。
表面张力描述了液体表层附近分子力的宏观作用，液体的许多现象与表面张力有关。
因此，研究液体表面张力系数与浓度的关系可为各行业有关液体分子的分布和表面的结构提供有用的线索。
引言：
当液体和固体接触时，若固体和液体分子间的吸引力大于液体分子间的吸引力，液体就会沿固体表面扩展，形成薄膜附着在固体上，这种现象叫做浸润。
若固体分子和液体分子间的吸引力小于液体分子间的吸引力，液体就不会在固体表面扩展，不附着在固体表面，这种现象称为不浸润。
浸润与不浸润取决于液体、固体的性质。
浸润性质与液体中杂质的含量、温度以及固体表面清洁程度密切相关。
表面张力是描述物体浸润性质的重要物理量。
表面张力是指作用于液体表面上任意直线的两侧、垂直于该直线且平行于液面、并使液体具有收缩倾向的一种力。
从微观上看，表面张力是由于液体表面层内分子作用的结果。
可以用液体表面张力系数来定量的描述液体表面张力的大小。
设想在液面上作长为L的线段，在L的两侧，表面张力以拉力的形式相互作用着，拉力的方向垂直于该线段，拉力的大小正比于L，即f=αL，式中α表示作用于线段单位长度上的表面张力，称为表面张力系数，其单位为N/m.
液体表面张力的大小与液体成分有关。
温度对液体表面张力影响极大，表面张力随温度升高而减小，两者通常相当准确地成直线关系。
所以在研究液体表面张力系数与浓度的关系时，必须要控制环境温度不变。
将表面洁净的铝合金吊环挂在测力计上并垂直浸入液体中，使液面下降，当吊环底面与液面平行或略高时，由于液体表面张力的作用，吊环的内、外壁会带起液膜。
在吊环临界脱离液体时，吊环重力mg、向上拉力F与液体表面张力f（忽略带起的液膜的重量）满足
f=F-mg
而对于金属吊环，考虑一级近似，可认为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即
F=α[π（D1+D2）]
式中，D1为吊环外径，D2为吊环内径，α为液体表面张力系数。
此时，
实验中需要测出F-mg及D1和D2。
本实验利用硅压阻力式力敏传感器测力，硅压阻力式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥。
当外界电压作用于金属梁时，在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出，输出电压大小与所加外力成正比，即
ΔU=KF
式中，F为外力大小，K为硅压阻力式力敏传感器的灵敏度，ΔU为传感器输出电压的大小。
实验时首先对硅压阻力式力敏传感器进行定标，然后求得传感器灵敏度KV/N，再测出吊环在即将拉脱液面时（F=mg+f）电压表读数U1，拉脱后（F=mg）数字电压表的读数U2，式得
α=U1-U2/KπD1+D2
实验仪器
（1）硅压阻力敏传感器装置一套
（2）50ml烧杯2个
（3）玻璃棒
（4）游标卡尺
（5）电子天平
实验步骤
1.力敏传感器的定标
每个力敏传感器的灵敏度都有所不同，在实验前应先将其定标，定标步骤如下：
（1）打开仪器的电源开关，将仪器预热；
（2）在传感器梁端头小钩上挂上砝码盘，调节表面张力系数测定仪上的调零旋钮，使数字电压表显示为零；
（3）在砝码盘上依次放置质量为0.500g的砝码，并记录在这些砝码力F的作用下，数字电压表的读数U;
（4）用最小二乘法作直线拟合，求出传感器灵敏度K。
2.环的测量与清洁
（1）用游标卡尺测量金属圆环的内径D1、外径D2;
（2）环的表面状况与测量结果有很大关系，实验前应将金属环状片在NaOH溶液中浸泡20~30min，然后用水洗净。
3.测不同浓度NaCl溶液的表面张力系数
（1）将金属环状吊片挂在传感器的小钩上。
调节升降台，将蒸馏水升至靠近环片的下沿，观察环状吊片下沿与待测液面是否平行，将金属环状吊片取下后，调节吊片上的细丝，使吊片与待测液面平行。
（注意：
吊环中心、玻璃皿中心最好与转轴重合）
（2）调节容器下的升降台，使其渐渐上升，将环片的下沿部分全部浸没于待测液体。
然后反向调节升降台，使液面逐渐下降。
这时，金属环片和液面间形成以环形液膜，继续下降液面，测出环形液膜即将拉断前一瞬间数字电压表读数值U1和液膜拉断后数字电压表读数值U2；
（3）将实验数据代入公式，求出液体的表面张力系数；
（4）将蒸馏水换成不同浓度的NaCl溶液，重复上面的步骤，测出相应溶液的表面张力系数。
数据记录与讨论
温度T=20℃
力敏传感器定标
物体质量g/mg
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
输出电压U/mV
13.5
26.4
39.5
52.7
65.6
78.6
91.6
使用最小二乘法：
n
m（10-3kg）
m2（10-6kg2）
V（10-3V）
m*V（10-6kg*V）
1
0.500
0.25
13.5
6.75
2
1.000
1
26.4
26.4
3
1.500
2.25
39.5
59.25
4
2.000
4
52.7
105.4
5
2.500
6.25
65.6
164
6
3.000
9
78.6
235.4
7
3.500
12.25
91.6
320.6
总计
14
35
367.9
918.2
367.9*10-3=7A+14*10-3B………………
（1）
918.2*10-6=14*10-3A+35*10-6B………………
（2）
联立
（1）
（2）解得A=4.4*10-4B=2.601
灵敏度K=2.601
数据记录表
D1=3.310cmD2=3.496cm
浓度（g/ml）
第一次测量
第二次测量
第三次测量
△U平均值（mV）
表面张力系数α（N/m）
U1（mV）
U2（mV）
△U（mV）
U1（mV）
U2（mV）
△U（mV）
U1（mV）
U2（mV）
△U（mV）
0
42.6
0.2
32.4
42.2
0.2
42.0
41.5
0.1
42.4
42.0
0.0756
5%
43.2
-0.1
43.3
43.3
0.0
43.3
43.8
0.8
43.0
43.2
0.0775
10%
44.4
0.1
44.3
44.6
0.2
44.5
44.3
0.2
44.1
44.3
0.0795
15%
45.5
0.0
45.5
45.5
0.3
45.2
45.7
0.4
45.2
45.3
0.0813
20%
46.9
0.4
46.5
46.4
0.1
46.3
45.8
-0.3
46.1
46.3
0.0830
25%
47.6
0.1
47.5
47.9
0.4
47.5
47.5
0.3
47.2
47.4
0.0849
30%
48.4
0.2
48.2
48.5
0.1
48.4
48.5
0.2
48.3
48.3
0.0866
根据式α=（U1-U2）/K*Π（D1+D2）计算出表面张力系数填入上表。
通过描点画图得如下曲线：
结论：
NaCl溶液液体表面张力系数与浓度呈线性关系
讨论及设想
本实验探究了NaCl溶液液体表面张力系数与浓度之间的关系，得出的结论是成线性关系。
我们有如下设想：
一、通过用其他溶液进行实验，检验这种线性关系是普遍适用还是只有NaCl才存在这种线性关系；二、实验要求对温度进行控制，因此可以进行实验检验温度对液体表面张力的影响。
三、我们实验刚开始因对水的使用不严格，导致数据差距很大，后统一使用蒸馏水而改善了这种状况，由此可以设想水中的杂质是否对液体表面张力系数有影响。
实验感想
我们小组一开始从实验的选定就有很大分歧，其中又尝试了一个实验，却因此实验耗时长、数据不稳定而放弃。
选择研究液体表面张力系数一开始的目的是想要测市场上各类牛奶的液体表面张力系数，想以此来区分牛奶的品质。
但经过大量的资料查询，发现液体表面张力系数受很多因素的影响，而牛奶中成分较多不好测量。
后来一致同意研究不同浓度的氯化钠溶液的表面张力系数，也得到了老师的肯定。
因本实验需要严格控制氯化钠的浓度，而物理实验室没有相应的设备，因此在经得老师的同意后，我们小组借了一套硅压阻力敏传感器装置到化学实验室进行实验。
虽然一切准备就绪，但没有了老师的指导，我们还是对此迷茫了，对这个从没看到过的实验仪器，实在不知如何下手。
后来只好边研究书本上对仪器的介绍，边摸索着尝试其使用。
在终于弄懂该如何使用该仪器后，我们又对浓度梯度的设定表示了疑惑，最后决定先定下0、10%、20%、30%等值，若是数据没有规律我们再分出更小的浓度梯度进行实验比较。
直到此时，实验才算真正的能进行下去。
于是，我们马上行动起来，称量的赶紧去借电子天平称量，清洗仪器的马上动手，然后配置浓度不同的氯化钠溶液，根据实验步骤一步一步一丝不苟地执行下去。
本来已经松一口气的我们，却发现需要记录的数据变化实在太快，稍微一眨眼就错失了最好的时机，没办法，我们只能一人控制仪器，其他三人都盯着输出电压的变化。
如果三人看到数据不统一，只好再一次的重复实验。
就这样，我们对每个浓度就重复了四到六次实验，决定舍去误差最大的数据后去平均值进行计算。
但由于那天时间已经很晚，我们决定先回去处理数据，若没有发现规律再抽时间来重新实验。
但，庆幸的是，我们的努力没有白费，我们不仅发现了规律，计算出的液体表面张力系数误差也不大。
到此，实验最麻烦的部分已经完成，就差收尾工作了。
我们四个不禁欢呼一声。
创新实验看着简单，实则所需精力心血不经历的人是无法想象的。
从前期准备，到中期实验，到后期处理，所有的步骤，所有的事都得自己动手动脑，还要做好实验失败的心理准备。
这样一个实验下来，让我对创新实验有了新的看法。
它是对做实验的人的一个考验，也是对他能力的一种证明。
若能真正独立完成一个创新实验，那么这个人也就具备了一定的知识、技能、创新、动手能力，更重要的是，将知识融会贯通，应用到实际生活中来。
实验报告：
表面张力的测定
一、实验目的
1．液体表面张力的测定，了解物质体系性质、溶液表面结构、分子间相互作用（特别是表面分子相互作用），可用来帮助计算等张比容，工业设计中用来帮助估算塔板效率等。
2．熟悉表面张力中常用的测定方法：
（1）毛细管升高法
（2）滴重法。
二、实验原理
（1）毛细管升高法：
当一根洁净的、无油脂的毛细管浸进液体，液体在毛细管内升高到h高度。
在平衡时、毛细管中液柱重量与表面张力关系为
式中，为表面张力，g为重力加速度，为液体密度，r为毛细管半径。
如果液体对玻璃润湿=0，
=1，则
。
（2）滴重法：
当达到平衡时，从外半径为r的毛细管滴下的液体质量，应等于毛细管周边乘以表面张力，即
式中：
m为液滴质量，r为毛细管外半径，为表面张力，g为重力加速度。
事实上，滴下来的仅仅是液滴的一部分。
因此，式中给出的仅仅是理想液滴。
经实验证明，滴下来的液滴大小是V/的函数，即有f（V/）所决定（其中V是液滴体积）所以式子可变为
或
其中F称为校正因子。
三、实验仪器
毛细管升高法：
约25cm长、0.2mm直径的毛细管毛细管，读数显微镜，小试管，25°C恒温槽。
滴重法：
毛细管（末端磨平），称量瓶，读数显微镜。
四、实验步骤
毛细管升高法：
1、将毛细管洗净、干燥，于小试管中倾入蒸馏水，按图装好。
2、用吸耳球在X管处慢慢地将空气吹入试管中，待毛细管中液体升高后，停止吹气并使试管内外压力相等。
待液体回到平衡位置，用度数显微镜测量其高度h。
测定完毕后从X管吸气，降低毛细管内液面，停止吸气并使管内外压力相等，恢复到平衡位置测量高度。
如果毛细管洁净，则两次测量的高度应相等，否则应清洗毛细管。
3、测定毛细管内径。
将毛细管插入高锰酸钾溶液后，洗净毛细管外层，用读数显微镜测量毛细管的内径。
4、用密度计测量高锰酸钾的密度。
滴重法：
1、按图二装好仪器，把待测液体充满毛细管，并调节液位使液滴按一定时间间隔滴下。
在保证液滴不受震动的条件下用称量瓶搜集30滴，用电子分析天平称重。
2、用游标卡尺测量毛细管的外径。
3、从液滴重量及液体密度计算滴下液滴体积。
然后求出v/r3数值，从表中查出校正因子F数值。
根据式子求出表面张力。
五、数据记录
毛细管升高法：
升高高
升级会员 