高分子材料鑒別技術(shù)

前言

近幾十年來，高分子科學(xué)和高分子材料工業(yè)的發(fā)展極為迅速，高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，從普通的日常生活用品到尖端的高科技產(chǎn)品都離不開高分子材料，高分子材料已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)不可或缺的重要保證。 中國(guó)已是世界高分子材料的生產(chǎn)大國(guó)，主要表現(xiàn)在以下方面：目前中國(guó)是世界塑料生產(chǎn)、消費(fèi)和進(jìn)口大國(guó)，2011年中國(guó)塑料樹脂消費(fèi)量已突破4000萬噸，塑料制品量達(dá)到6000萬噸；我國(guó)化學(xué)纖維產(chǎn)量多年來穩(wěn)居世界第一，在再生聚酯纖維材料生產(chǎn)方面也成為世界第一的生產(chǎn)大國(guó)；中國(guó)橡膠消費(fèi)量連續(xù)8年位居世界首位，主要橡膠產(chǎn)品產(chǎn)量在世界名列前茅； 2009年，中國(guó)涂料總產(chǎn)量達(dá)755萬噸，首次躍居世界第一，成為全球涂料生產(chǎn)量最大的國(guó)家；2010年，中國(guó)膠黏劑產(chǎn)量增長(zhǎng)到約500萬噸，以中國(guó)市場(chǎng)為首的亞太地區(qū)市場(chǎng)已經(jīng)成為世界上膠黏劑產(chǎn)量增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)。此外，中國(guó)在高分子材料再生、利用方面也正日益成為世界首屈一指的大國(guó)。 高分子材料作為材料家族中的重要成員，其品種繁多、性能差別很大，能適應(yīng)各種不同用途對(duì)材料的需求。然而，高分子材料品種和性能的多樣性對(duì)使用環(huán)境有很強(qiáng)的選擇性，它一方面給實(shí)際應(yīng)用提供了很多可用的材料選擇，另一方面也為材料的鑒別、使用和選擇提出了更高的要求：正確、恰當(dāng)?shù)罔b別和使用高分子材料，充分發(fā)揮其固有的優(yōu)異性能，避免其性能上的某些缺陷，正在日益成為人們所關(guān)注和感興趣的重要課題。 目前國(guó)內(nèi)外高分子材料新品種大量涌現(xiàn)，特別是新型復(fù)合材料和多組分高分子材料蓬勃發(fā)展，使有關(guān)高分子材料鑒別的技術(shù)與方法不斷更新。因此，本書編著者從高分子材料鑒別技術(shù)出發(fā)，按五大合成材料（塑料、纖維、橡膠、涂料、膠黏劑）分別進(jìn)行了嘗試和創(chuàng)新并編寫了《高分子材料鑒別技術(shù)》一書。本書除了敘述傳統(tǒng)高分子材料的鑒別方法和技術(shù)之外，還增加了新型高分子材料的鑒別和一些對(duì)高分子材料鑒定結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生影響的無機(jī)材料、金屬材料的鑒別技術(shù)，使其內(nèi)容更加豐富和實(shí)用，以滿足讀者的實(shí)際需求。本書除了簡(jiǎn)要敘述高分子材料的基本概念和性能外，還突出介紹了高分子材料鑒別、選用和使用及相關(guān)理論知識(shí)，編寫內(nèi)容著重于高分子材料鑒別實(shí)用方面的知識(shí)和基本技能的培養(yǎng)。 本書由燕山大學(xué)李青山博士、齊齊哈爾大學(xué)楊秀英教授、青海大學(xué)陳明彪教授共同編寫。參加本書編寫的人員還有辛婷芬教授、茅明華研究員、何春菊教授、崔淑玲教授、陳英教授、竇玉坤教授和曲麗君教授、蔣陪清教授。另外，鄭州紡織工學(xué)院呂英智、大連輕工業(yè)學(xué)院王淮和孫莉莉、營(yíng)口市科協(xié)主席許青英等人也參加了本書的編寫工作。書中插圖由徐眉舉教授、東華大學(xué)顧曉華博士、燕山大學(xué)洪偉博士、趙舟碩士提供和描繪。全書由王慶瑞 、楊慶祥、邢廣忠統(tǒng)稿和審核。 本書涉及面廣，限于編者水平和時(shí)間，疏漏之處在所難免，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。 編著者 2012年1月

內(nèi)容概要

　　高分子材料迅猛發(fā)展、新品種大量涌現(xiàn)，特別是新型復(fù)合材料和多組分高分子材料蓬勃發(fā)展，使有關(guān)高分子材料鑒別的技術(shù)與方法不斷更新。正確、恰當(dāng)?shù)罔b別和使用高分子材料，充分發(fā)揮其固有的優(yōu)異性能，避免其性能上的某些缺陷，正在日益成為人們所關(guān)注和感興趣的重要課題。
　　本書從高分子材料鑒別技術(shù)出發(fā)，按五大合成材料(塑料、纖維、橡膠、涂料、膠黏劑)分別進(jìn)行了嘗試和創(chuàng)新并編寫了這本《高分子材料鑒別技術(shù)》。本書除了敘述傳統(tǒng)高分子材料的鑒別方法和技術(shù)之外，還增加了新型高分子材料的鑒別和一些對(duì)高分子材料鑒定結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生影響的無機(jī)材料、金屬材料的鑒別技術(shù)，使其內(nèi)容更加豐富和實(shí)用，以滿足讀者的實(shí)際需求。本書除了簡(jiǎn)要敘述高分子材料的基本概念和性能外，還突出介紹了高分子材料鑒別、選用和使用及相關(guān)理論知識(shí)，編寫內(nèi)容著重于高分子材料鑒別實(shí)用方面的知識(shí)和基本技能的培養(yǎng)。
　　本書主要作為廣大從事高分子材料及新材料相關(guān)領(lǐng)域的材料科學(xué)與工程專業(yè)科研人員、技術(shù)人員使用和參考的工具書，也可供日常工作中經(jīng)常接觸各類高分子材料的工程技術(shù)人員使用和參考。

書籍目錄

第1章  緒論
  1.1  概述
  1.2  材料的類別、種類、牌號(hào)及其劃分方式
  1.3  需要進(jìn)行材料鑒別的情況及其要求
  1.4  材料鑒別的依據(jù)
  1.5  高分子材料鑒別的基本方式及其鑒別方法概述
  1.6  材料鑒別的安全問題
第2章  高分子材料的基本物理和化學(xué)性質(zhì)
  2.1  常用高分子材料
  2.2  常用膠體材料
  2.3  液晶材料
  2.4  氣凝膠
第3章  高分子材料的鑒別方法
第4章  高分子材料的性質(zhì)及其指標(biāo)檢測(cè)
  4.1  高分子材料的物理性質(zhì)及其指標(biāo)檢測(cè)方法
    4.1.1  高分子材料的色澤及其產(chǎn)生原因、影響因素和認(rèn)定方法
    4.1.2  材料的光學(xué)特性及其影響因素和檢測(cè)方法
    4.1.3  材料的聲學(xué)特性及其影響因素和檢測(cè)方法
    4.1.4  材料的味覺特性及其分辨方法
    4.1.5  材料的揮發(fā)性及其檢測(cè)方法
    4.1.6  材料的化學(xué)成分分析方法
    4.1.7  材料的組織及其分析方法
    4.1.8  材料的熱學(xué)性能及其檢測(cè)方法
    4.1.9  材料的電學(xué)性質(zhì)及其檢測(cè)方法
    4.1.10  材料的放射性及其檢測(cè)方法
    4.1.11  材料的相變及相變點(diǎn)檢測(cè)方法
  4.2  材料的化學(xué)性質(zhì)及其指標(biāo)檢測(cè)
    4.2.1  材料的可燃性及其檢測(cè)方法
    4.2.2  材料的物理化學(xué)性質(zhì)及其指標(biāo)檢測(cè)
第5章  高分子材料鑒別的主要儀器
  5.1  紅外光譜鑒別表征
    5.1.1  操作與鑒定
    5.1.2  混合高分子材料的定量分析
  5.2  顯微鏡法、電鏡法鑒別纖維材料
    5.2.1  纖維材料切片
    5.2.2  鑒別實(shí)驗(yàn)步驟
    5.2.3  各種纖維材料橫截面和縱面的特征
  5.3  元素分析
    5.3.1  凱氏定氮
    5.3.2  X射線熒光光譜
    5.3.3  元素分析儀
  5.4  色譜與黏度的測(cè)定
    5.4.1  纖維素纖維材料
    5.4.2  聚酯纖維材料
    5.4.3  聚酰胺纖維材料
  5.5  力學(xué)性能的測(cè)定
  5.6  形貌、結(jié)構(gòu)和成分的綜合鑒別分析研究
第6章  高分子材料鑒別程序及其方法
  6.1  高分子材料鑒別前的預(yù)處理
  6.2  各類別材料的種類及牌號(hào)鑒別
    6.2.1  鑒別方法
    6.2.2  高分子材料鑒別程序
  6.3  纖維、織物的鑒別
    6.3.1  感官法
    6.3.2  密度梯度法
    6.3.3  懸浮法
    6.3.4  熔點(diǎn)法
    6.3.5  顯微鏡法
    6.3.6  燃燒法
    6.3.7  溶解法
    6.3.8  熱解法
    6.3.9  顯色法
    6.3.10  元素法
  6.4  纖維的儀器法鑒別
    6.4.1  紅外光譜法
    6.4.2  熱分析法
  6.5  纖維的系統(tǒng)法鑒別
    6.5.1  纖維素纖維的系統(tǒng)法鑒別
    6.5.2  蛋白質(zhì)纖維的系統(tǒng)法鑒別
    6.5.3  合成纖維的系統(tǒng)法鑒別
    6.5.4  人造纖維的系統(tǒng)法鑒別
    6.5.5  紡織纖維的系統(tǒng)法鑒別
  6.6  塑料的鑒別
    6.6.1  感官法
    6.6.2  密度法
    6.6.3  熔點(diǎn)法
    6.6.4  燃燒法
    6.6.5  溶解法
    6.6.6  熱解法
    6.6.7  顯色法
    6.6.8  元素法
    6.6.9  紅外光譜法
    6.6.10  熱分析法
    6.6.11  薄膜法
    6.6.12  系統(tǒng)法
  6.7  橡膠的鑒別
    6.7.1  物理法
    6.7.2  化學(xué)法
    6.7.3  儀器法
第7章  高分子材料鑒別前的預(yù)處理
  7.1  纖維鑒別前的預(yù)處理
  7.2  塑料鑒別前的預(yù)處理
  7.3  橡膠鑒別前的預(yù)處理
  7.4  涂料鑒別前的預(yù)處理
第8章  材料的各種基本鑒別方法
  8.1  材料的感官鑒別法
  8.2  材料的儀器鑒別方法
    8.2.1  根據(jù)材料物理性能鑒別材料類別及種類
    8.2.2  根據(jù)材料的化學(xué)性能以鑒別材料類別及種類
    8.2.3  根據(jù)材料的化學(xué)成分鑒別材料類別、種類、牌號(hào)及質(zhì)量
    8.2.4  觀察、分析材料的靜態(tài)組織狀態(tài)以鑒別高分子材料
    8.2.5  觀察、分析材料的動(dòng)態(tài)組織變化以鑒別材料
第9章  各種高分子材料的鑒別
  9.1  纖維的鑒別方法
  9.2  塑料的鑒別方法
    9.2.1  密度法
    9.2.2  顯色反應(yīng)法
    9.2.3  加熱法
    9.2.4  燃燒法
    9.2.5  溶劑處理法
  9.3  橡膠、彈性體材料的鑒別方法
    9.3.1  橡膠的著色鑒別
    9.3.2  橡膠彈性材料的密度
  9.4  各種常用高分子材料的鑒別方法
    9.4.1  聚烯烴高分子材料
    9.4.2  聚酯高分子材料
    9.4.3  聚酰胺高分子材料
    9.4.4  聚丙烯腈高分子材料
    9.4.5  聚乙烯醇縮乙醛高分子材料
    9.4.6  聚氯乙烯高分子材料
  9.5  復(fù)合材料的鑒別方法
    9.5.1  PU革和PVC革的主要區(qū)別
    9.5.2  如何鑒別不同種類的皮革
    9.5.3  牛皮革的幾種鑒別方法
  9.6  紡織材料的鑒別方法
  9.7  天然復(fù)合材料的鑒別方法
    9.7.1  Tencel纖維
    9.7.2  Modal纖維
    9.7.3  大豆蛋白纖維
    9.7.4  竹纖維
    9.7.5  黏膠基甲殼素纖維
  9.8  常用膠體材料的鑒別方法
    9.8.1  彈性體熱分解法在分析中的應(yīng)用（膠種鑒定）
    9.8.2  橡膠配合劑的分離方法
    9.8.3  硫化劑的分離和分析
    9.8.4  硫化物橡膠中無機(jī)物的分析
    9.8.5  無機(jī)元素的測(cè)定
    9.8.6  橡膠中樹脂的分離和鑒別
    9.8.7  化學(xué)反應(yīng)顯色法
    9.8.8  薄層色譜法
  9.9  常用木材與板材的鑒別方法
    9.9.1  環(huán)保板材
    9.9.2  多功能新木材一族
  9.10  常用涂料的鑒別方法
    9.10.1  涂料的鑒別
    9.10.2  環(huán)保、健康涂料的鑒別
    9.10.3  涂料的系統(tǒng)鑒別
    9.10.4  環(huán)氧膠的化學(xué)鑒別
  9.11  液晶材料的鑒別方法
  9.12  氣凝膠的鑒別方法
附錄
  附錄1  常用紡織高分子材料溶解性能表
  附錄2  高分子材料對(duì)溶劑的選擇性溶解表
  附錄3  高分子材料的溶劑與非溶劑（沉淀劑）表
  附錄4  溶劑處理鑒別法
  附錄5  按含雜原子分類的高分子材料及樹脂
  附錄6  幾種樹脂的點(diǎn)滴顯色試驗(yàn)
  附錄7  各種纖維高分子材料橫截面和縱截面的特征
  附錄8  各種纖維高分子材料橫截面和縱截面的形態(tài)顯微照片
  附錄9  常見塑料、樹脂的簡(jiǎn)稱及中英文對(duì)照表
  附錄10  常見紡織纖維別名及中英文名稱對(duì)照表
  附錄11  常見橡膠中文名稱及英文縮寫對(duì)照表
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   紅外分光光度計(jì)及其附件與試劑：衰減全反射器、研缽、壓片器，溴化鉀（CP）、液體石蠟油。常用的有壓片法、糊狀法、薄膜法和衰減全反射（ATR）法等，可根據(jù)高分子試樣的性質(zhì)選用適當(dāng)?shù)姆椒?。紅外光譜試樣可采用壓片法、糊狀法、薄膜法、衰減全反射法和漫反射法制備。其中壓片法是最基本的方法，它是把樣品粉碎后分散到對(duì)紅外光透明的固體介質(zhì)（溴化鉀）中，加壓制成薄片，放入樣品架中，使紅外光透過樣品，并對(duì)透過光進(jìn)行分析的方法。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)用漫反射法制樣更適合對(duì)紡織纖維進(jìn)行檢測(cè)。漫反射法是把纖維樣品剪碎壓片，或把織物樣品不破壞直接放在漫反射支架上，入射的紅外光不透過樣品而是在其表面發(fā)生漫反射，通過接受漫反射的信號(hào)形成光譜也可研究其吸光規(guī)律。與壓片法相比，由于漫反射法不必破壞織物，而且測(cè)定結(jié)果不受試樣厚度的影響，效果更好，因此在分析纖維時(shí)都使用漫反射法制樣。 （1）壓片法 將高分子試樣的粉末分散在與其折射率相近且在紅外光中呈透明狀的固體介質(zhì)中，可以減少試樣的散射影響。一般選用堿金屬鹵化物作固體介質(zhì)，最常用的是溴化鉀，使用分析純溴化鉀能壓出相當(dāng)透明的錠片。 溴化鉀在使用前要充分磨細(xì)，顆粒為2μm左右比較合適。研細(xì)的溴化鉀極易吸潮，必須在烘箱中于110～150℃充分烘干（約需48h），最好放在高溫爐里在200℃烘數(shù)小時(shí)，并放于干燥器中。壓片前的操作最好在下燥箱內(nèi)進(jìn)行。將約2mm高分子剪碎，并于瑪瑙研缽中磨細(xì)到2μm左右，加入100～200mg干燥的溴化鉀繼續(xù)研磨，直至兩者混合均勻。在壓模上壓成錠片后，即可進(jìn)行紅外光譜測(cè)定。該法的缺點(diǎn)是由于堿金屬鹵化物的吸濕性，常使2～3μm區(qū)和6μm區(qū)受到干擾。 （2）糊狀法 將高分子試樣的粉末分散在與其折射率相近的液體介質(zhì)中進(jìn)行測(cè)定。所選用的液體介質(zhì)應(yīng)要求不易揮發(fā)，且在2～15μm區(qū)域盡可能無吸收峰。最常用的液體介質(zhì)是液體石蠟油，它在波數(shù)為2960～2850cm-1、1460cm-1、1380cm-1和720cm-1處有吸收峰。如果觀察烴的甲基和亞甲基吸收峰就要使用六氯丁二烯作液體介質(zhì)。 因?yàn)楦叻肿虞^難研磨，所以將高分子試樣剪成約0.5～2μm以后，最好放入兩片粗糙的瑪瑙片之間進(jìn)行研磨。先研磨少量高分子試樣，再不時(shí)加入試樣和液體石蠟油繼續(xù)研磨，直至呈漿糊狀。然后移至鹽片上，壓上另一片鹽片，使呈均勻薄層即可進(jìn)行測(cè)定。

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