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弹性多孔聚合材料

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弹性多孔聚合材料相关的论坛

  • 【分享】高聚物多孔弹性材料的国标GB/T 10653-2001、12825-2003、18941-2003、18942.1-2003和18942.2-2003

    5个高聚物多孔弹性材料的国标：GB/T 10653-2001 高聚物多孔弹性材料 压缩永久变形的测定GB/T 12825-2003 高聚物多孔弹性材料 凹入度法硬度测定GB/T 18941-2003 高聚物多孔弹性材料 定负荷冲击疲劳的测定GB/T 18942.1-2003 高聚物多孔弹性材料 压缩应力应变特性的测定 第1部分: 低密度材料GB/T 18942.2-2003 高聚物多孔弹性材料 压缩应力应变特性的测定 第2部分: 高密度材料[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=86930]GB/T 10653-2001 高聚物多孔弹性材料 压缩永久变形的测定[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=86931]GB/T 12825-2003 高聚物多孔弹性材料 凹入度法硬度测定[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=86932]GB/T 18941-2003 高聚物多孔弹性材料 定负荷冲击疲劳的测定[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=86933]GB/T 18942.1-2003 高聚物多孔弹性材料 压缩应力应变特性的测定 第1部分: 低密度材料[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=86934]GB/T 18942.2-2003 高聚物多孔弹性材料 压缩应力应变特性的测定 第2部分: 高密度材料[/url]

  • 【分享】材料滞弹性

    【分享】材料滞弹性

    [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/07/200907152015_160077_1759509_3.jpg[/img]理想的弹性体其弹性变形速度是很快的，相当于声音在弹性体中的传播速度。因此，在加载时可认为变形立即达到应力-应变曲线上的相应值，卸载时也立即恢复原状，图上的加载与卸载应在同一直线上，也就是说应变与应力始终保持同步。但是，在实际材料中有应变落后于应力现象，这种现象叫做滞弹性(如图1-2)。对于多数金属材料，如果不是在微应变范围内精密测量，其滞弹性不是十分明显，而有少数金属特别象铸铁、高铬不锈钢则有明显的滞弹性。例如普通灰铸铁在拉伸时，其在弹性变形范围内应力和应变并不遵循直线AC关系(参见图1-2)，而是加载时沿着直线ABC，在卸载时不是沿着原途径，而是沿着CDA恢复原状。加载时试样储存的变形功为ABCE，卸载时释放的弹性变形能为ADCE，这样在加载与卸载的循环中，试样储存的弹性能为ABCDA，即图中阴影线面积。这个滞后环面积虽然很小，但在工程上对一些产生振动的零件却很重要，它可以减小振动，使振动幅度很快地衰减下来，正是因为铸铁有此特性，故常被用来制作机床床身和内燃机的支座。滞弹性也有不好的一面，如在精密仪表中的弹簧、油压表或气压表的测力弹簧，要求弹簧薄膜的弹性变形能灵敏地反映出油压或气压的变化，因此不允许材料有显著的滞弹性。对于高分子材料，滞弹性表现为粘弹性并成为材料的普遍特性，这时高分子的力学性能都与时间有关了，其应变不再是应力的单值函数也与时间有关。高分子材料的粘弹性主要是由于大的分子量使应变对应力的响应较慢所致。

  • 求助书籍《聚氨酯弹性体及其应用》和《聚氨酯树脂及其应用》

    1. 书名： 聚氨酯弹性体及其应用 作者：傅明源，孙酣经 编著 出版社：化学工业出版社 书号：7502578455 简介：本书主要阐述了聚氨酯混炼胶、聚氨酯浇注胶和聚氨酯热塑胶的合成配方和工艺、加工配方和工艺的具体数据和计算公式；聚氨酯革、聚氨酯胶黏剂、聚氨酯泡沫弹性体、聚氨酯涂料、聚氨酯水乳胶、聚氨酯灌浆材料和聚氨酯弹性纤维等的制作工艺、反应原理；简要介绍了新型聚氨酯弹性体；各种聚氨酯制品的加工方法及其应用。还介绍了合成聚氨酯的原材料的成品的分析，以及聚氨酯的工业卫生等。书中对TPUR半预聚法生产、聚氨酯革生产、反应注射成型(RIM)和增强的反应注射成型(RRIM)方法的生产作了较多介绍。 \r\n 本书除对第二版内容作适当补充修正外，还增加了聚氨弹性体助剂、聚氨酯预聚体以及田径场地塑胶跑道、篮球、排球、羽毛球和网球场地的聚氨酯塑胶铺面、聚氨酯地板和地板砖、聚氨酯防水材、聚氨酯嵌缝材和聚氨酯防腐材与新世纪展望等内容。 \r\n 本书实用性强，内容丰富，可供从事聚氨酯生产、科研、加工应用的工程技术人员和技术工人使用，也可供大专院校及中专高分子专业的师生参考。2. 书名: 聚氨酯树脂及其应用　　ISBN:7502537449　　著作者:李绍雄 刘益军　　出版社:化学工业　　出版日期:2002-05-01 　　　页数:743　　内容简介:第1章 绪论1．1 聚氨酯树脂的发展史1．2 我国聚氨酯工业的发展史1．3 国外聚氨酯树脂的生产与市场1．4 国内聚氨酯树脂的生产与市场1．5 聚氨酯树脂的技术发展动态第2章 聚氨酯化学2．1 异氰酸酯基本反应2．2 催化剂及温度对反应的影响2．3 聚氨酯分子结构与性能的关系第3章 基本原料3．1 概述3．2 异氰酸酯3．3 聚酯多元素3．4 聚醚多醇3．5 其它低聚物多元醇3．6 助剂第4章 聚氨酯泡沫塑料4．1 概述4．2 泡沫形成的化学机理4．3 软质聚氨酯泡沫塑料4．4 硬质聚氨酯泡沫塑料4．5 聚氨酯半硬泡4．6 聚氨酯泡沫的阻燃4．7 聚氨酯泡沫塑料的应用第5章 弹性体5．1 概述5．2 弹性体原料及原料对性能的影响5．3 浇注型聚氨酯弹性体5．4 热塑性聚氨酯5．5 混炼型聚氨酯弹性体5．6 聚氨酯弹性体的应用第6章 聚氨酯涂料6．1 概述6．2 聚氨酯涂料的分类与特性6．3 聚氨酯涂料的原料6．4 氨酯油6．5 双组分聚氨酯涂料6．6 封闭型聚氨酯涂料6．7 湿固化型聚氨酯涂料6．8 催化固化型双组分聚氨酯涂料6．9 聚氨酯沥青涂料6．10 聚氨酯弹性涂料6．11 水性聚氨酯涂料6．12 聚氨酯粉体涂料6．13 聚氨酯涂料的应用第7章 聚氨酯胶粘剂7．1 概述7．2 聚氨酯胶粘剂粘接机理7．3 多异氰酸酯胶粘剂7．4 双组分聚氨酯胶粘剂7．5 单组分聚氨酯胶粘剂7．6 聚氨酯胶粘剂7．7 聚氨酯密封胶第8章 聚氨酯人造革与合成革8．1 概述8．2 聚氨酯革的主要原料8．3 干法生产聚氨酯人造革8．4 湿法聚氨酯革第9章 聚氨酯弹性纤维9．1 概述9．2 聚氨酯弹性纤维的基本原理9．3 聚氨酯弹性的纤维的制造9．4 聚氨酯弹性纤维的性能与检验9．5 聚氨酯弹性纤维纱线及应用第10章 聚氨酯铺地材料10．1 概述10．2 主要原料10．3 胶面层浆料制备工艺10．4 聚氨酯跑道的铺设10．5 聚氨酯地板第11章 聚氨酯防水材料11．1 概述11．2 焦油聚氨酯防水材料11．3 沥青聚氨酯防水材料11．4 聚醚型聚氨酯防水材料11．5 聚氨酯防水材料标准和施工11．6 油溶性聚氨酯灌浆材料11．7 水溶性聚氨酯灌浆材料11．8 亲水性聚氨酯材料第12章 水性聚氨酯12．1 概述12．2 水性聚氨酯制备用原料12．3 水性聚氨酯的制备12．4 水性聚氨酯的性能12．5 水性聚氨酯的交联12．6 聚氨酯与其它聚合物共混或共聚分散液12．7 水性聚氨酯的应用第13章 反应注射成型聚氨酯13．1 概述13．2 原料体系13．3 RIM生产设备及工艺参

  • 某软弹性材料怎么做定性成分分析

    实验室收到一块材料，是软的，有点弹性，不知道是橡胶还是聚氨酯还是哪种塑料，猜测大概率是一种塑料，怎么做这种定性分析或者成分分析？

  • 【我们不一YOUNG】含氟富氮多孔有机聚合物的合成及其对水中全氟辛酸的去除

    [align=center][size=18px]含氟富氮多孔有机聚合物的合成及其对水中全氟辛酸的去除[/size][/align][size=18px][font=&]摘要[/font][font=&]全氟辛酸(PFOA)在自然环境中难以降解,会通过富集渗透污染水体和土壤,从而对自然环境和人体健康造成影响。开发成本低、效率高、环保的吸附剂实现环境水体中PFOA的高效吸附去除是解决PFOA污染的有效途径之一。[/font][font=&]本研究采用无溶剂一锅法设计、制备了一种含氟富氮多孔有机聚合物(POP-3F),通过引入氟原子增加了材料的疏水性,增加了主客体分子间的疏水作用、氟-氟相互作用,提升了材料对PFOA的吸附效果。使用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)、固体核磁(ssNMR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、热分析系统(TGA)等对POP-3F进行了表征。[/font][font=&]结合[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]-串联质谱法([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url]/MS),研究了POP-3F在不同pH、盐浓度和腐植酸条件下对PFOA的吸附性能。在pH值为2时,POP-3F对PFOA的去除率最高达到98.6%,可用于去除酸性工业废水中的PFOA。[/font][font=&]并且POP-3F对于PFOA的去除率几乎不受NaCl和腐植酸浓度的影响,在加入NaCl后,POP-3F表面会形成双电层,可以削弱POP-3F与PFOA之间的静电相互作用,去除率仅下降了1%。腐植酸与PFOA存在竞争吸附,在高浓度腐植酸条件下,POP-3F对PFOA的去除率仅下降了0.73%。在最佳pH条件下考察了吸附等温线和吸附动力学,通过数学模型拟合了实验结果,探究了吸附机理。[/font][font=&]结果显示,POP-3F的理论容量为191 mg/g,高于活性炭和其他多数吸附剂,表现出较高的吸附容量。此外,POP-3F对PFOA的吸附去除几乎不受基质种类的影响,在模拟自然水中吸附效果略有降低(仅降低0.1%),经过5次吸附-解吸循环后,对PFOA的去除率仅微幅下降(降低0.67%),表明其具有循环使用和可再生性,在实际PFOA污染废水处理中具有广阔的应用前景。[/font][font=&]1、材料制备[/font][font=&]将1,4-双(2,4-二氨基-1,3,5-三嗪)-苯(BDTB,1185.2 mg, 4 mmol)、对三氟甲基苯甲醛(3F-TMA,1393 mg, 8 mmol)和二甲基亚砜(DMSO,60 mL)置于100 mL双颈圆底烧瓶中混匀。[/font][font=&]在氮气气氛下180 ℃加热反应24 h,将产物用10 mL DMSO和甲醇在10000 r/min条件下各离心洗涤3次,用甲醇索氏提取24 h后在120 ℃下真空干燥,得到的POP-3F为凝胶状固体,研磨后为白色粉末,收率为40.22%。POP-3F的合成路线见下图。[/font][font=&] POP-3F的合成示意图[/font][font=&]2、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url]/MS方法[/font][font=&]Atlantis T3色谱柱(100 mm×2.1 mm, 3 μm,美国Waters公司) 流动相5 mmol/L乙酸铵(A)和甲醇(B) 柱温40 ℃ 流速0.2 mL/min,进样量2 μL。[/font][font=&]梯度洗脱程序:[/font][font=&]0~14 min, 80%A~10%A 14~16 min, 10%A 16~16.01 min, 10%A~80%A 16.01~20 min, 80%A。[/font][font=&]电喷雾电离(ESI),负离子模式 多反应监测模式(MRM) 离子源温度:500 ℃ 离子源电压:-4500 V 气帘气压力:2.41×105 Pa 雾化气压力:2.76×105 Pa 辅助器压力:2.76×105 Pa。其他质谱参数见原文表1。[/font][font=&]3、PFOA标准曲线绘制[/font][font=&]PFOA的定量采用外标法,首先用去离子水配制质量浓度为100 mg/L的PFOA储备液,再用去离子水稀释为100、50、10、5、1、0.1 μg/L的标准工作液。用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url]/MS分析上述标准工作液,以PFOA的质量浓度为横坐标(x, mg/L),峰面积为纵坐标(y),绘制标准曲线。[/font][font=&]在最优条件下,PFOA在0.1~100 μg/L范围内线性关系良好,回归方程为y=2.04×106x-1.13×106,相关系数(r2)为0.999。方法的检出限(LOD, S/N=3)为0.004 μg/L,定量限(LOQ, S/N=10)为0.013 μg/L。[/font][font=&]4、吸附实验[/font][font=&]取50 mL 1 mg/L的PFOA溶液,将溶液pH调节至2,再加入10 mg POP-3F,超声1 min使POP-3F固体分散开。然后在25 ℃下以200 r/min恒温振荡吸附24 h,吸附后经过滤将POP-3F与上清液分开,得到的上清液经聚醚砜针式过滤器(0.22 μm×13 mm)过滤后进行[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url]/MS分析。吸附实验所需器具均由聚丙烯(PP)材质制成,整个过程避免接触聚四氟乙烯和玻璃材质的物品。[/font][font=&]5、脱附实验[/font][font=&]根据参考文献,选择甲醇为洗脱剂进行脱附实验,稀释储备液配制质量浓度为1 mg/L的PFOA溶液(pH=2),再加入10 mg的POP-3F超声1 min。在25 ℃下以200 r/min恒温振荡6 h后通过0.2 μm的针式过滤器(聚醚砜膜)过滤,将所得固体分散在50 mL甲醇中,超声30 min,过滤后在24 h内进行[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url]/MS分析。[/font][font=&]6、材料的吸附性能[/font][font=&]吸附动力学[/font][font=&]采用上述方法进行吸附实验,在振荡间隔时间为5、10、20、30、60、120、240、360、720、1440 min时分别用注射器取300 μL的溶液,用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url]/MS测定。t时间下的吸附量(qt, mg/g)和去除率(R)的计算公式如下:[/font][font=&]式中：[/font][font=&]C0和Ct分别表示吸附前和t时间时溶液中PFOA的质量浓度(mg/L) V表示溶液的总体积(L) m表示吸附剂的质量(g)。[/font][font=&]吸附等温线[/font][font=&]取50 mL一定浓度(1、3、5、7、9、12、15、20 mg/L)的PFOA溶液,采用上述方法进行吸附实验,并根据下式计算平衡吸附量qe(mg/g)。[/font][font=&]式中：[/font][font=&]Ce表示吸附平衡时溶液中PFOA的含量(mg/L)。[/font][font=&]结论[/font][font=&]本文通过无溶剂一锅法成功合成了一种含氟富氮多孔有机聚合物POP-3F,在POP-3F中引入三氟甲基可有效提高材料与PFOA之间的静电相互作用和氟-氟相互作用,进而提高POP-3F对PFOA的吸附亲和力。利用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url]/MS进行吸附实验,发现在酸、盐和腐植酸存在的情况下,POP-3F对PFOA仍有很好的去除效果,且具有良好的可循环使用性能。本文提出的POP-3F材料合成过程简单,具有作为经济、环保、高效的PFOA吸附剂的潜力。[/font][font=&]1.郑州大学化学学院, 河南 郑州 450001[/font][font=&]2.郑州大学风味科学研究中心, 中原食品实验室, 河南 郑州 450001[/font][font=&]文章信息[/font][font=&]色谱, 2024, 42(6): 572-580[/font][font=&]DOI: 10.3724/SP.J.1123.2024.04006[/font][/size]

  • 【求助】如何从力曲线估算材料的弹性模量

    请教各位：如何从力曲线估算材料的弹性模量？一位老师曾说，不同材料（比如软的或硬的）对针的作用力不同，可估算该材料的弹性模量，可是想不通是什么原理，哪位高手可否指点迷津。说句老实话，现在也不大清楚力曲线有什么用[em04]

  • 橡胶和弹性体产品成分的定量分析

    成分分析：指通过微观谱图对产品或样品的成分进行分析，对各个成分进行定性定量分析的技术方法。 通过简单的溶解—沉降、蒸馏、萃取、离心和灼烧等预处理，对聚合物中量大组分，如基体、填料等，有时即可达到较好的分离效果。 分析对象: 橡胶产品。具有可逆形变的高弹性聚合物材料。橡胶是橡胶工业的基本原料，广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆及其他各种橡胶制品。一般指聚合物部分，增塑剂，无机填料、增强材料等成分的定量分析。不包括微量的助剂成分，如果需要对微量的助剂进行定量，需要说明再评估。 分析手段： FTIR、PGC-MS、DSC、TGA、XRF、高温灼烧、化学分离等SGS分析测试中心应用先进的科学仪器，积累多年实践经验，对各种材料进行定性及半定量的成分分析，曾帮助多个客户成功解决了生产工艺以及国内外贸易上出现的问题。我们给与您的不仅仅是数据，更重要的是对客观实际公平、公正的评价。我们将一直致力于为您解读更多、更准确的未知参数！ 测试项目类型测试方法红外光谱法（FTIR）测定高分子材料主成分定性分析FTIR法异物分析（污染物分析）显微红外法Latex Free（是否含天然乳胶）PGC-MS，UV-VIS真假皮鉴定In House Method裂解气相色谱/质谱联用（PGC-MS）测定高分子材料主成份定量分析FTIR、PGC-MS、DSC、TGA、

  • 聚合物的分类

    按来源分类按来源可把高分子分成天然高分子和合成高分子两大类。按性能分类可把高分子分成塑料、橡胶和纤维三大类。塑料按其热熔性能又可分为热塑性塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯等）和热固性塑料（如酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等）两大类。前者为线型结构的高分子，受热时可以软化和流动，可以反复多次塑化成型，次品和废品可以回收利用，再加工成产品。后者为体型结构的高分子，一经成型便发生固化，不能再加热软化，不能反复加工成型，因此，次品和废品没有回收利用的价值。塑料的共同特点是有较好的机械强度（尤其是体形结构的高分子），作结构材料使用。纤维又可分为天然纤维和化学纤维。后者又可分为人造纤维（如粘胶纤维、醋酸纤维等）和合成纤维（如尼龙、涤纶等）。人造纤维是用天然高分子（如短棉绒、竹、木、毛发等）经化学加工处理、抽丝而成的。合成纤维是用低分子原料合成的。纤维的特点是能抽丝成型，有较好的强度和挠曲性能，作纺织材料使用。橡胶包括天然橡胶和合成橡胶。橡胶的特点是具有良好的高弹性能，作弹性材料使用。按用途分类可分为通用高分子，工程材料高分子，功能高分子，仿生高分子，医用高分子，高分子药物，高分子试剂，高分子催化剂和生物高分子等。塑料中的“四烯”（聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯），纤维中的“四纶”（锦纶、涤纶、腈纶和维纶），橡胶中的“四胶”（丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶和乙丙橡胶）都是用途很广的高分子材料，为通用高分子。工程塑料是指具有特种性能（如耐高温、耐辐射等）的高分子材料。如聚甲醛、聚碳酸酯、聚砚、聚酰亚胺、聚芳醚、聚芳酰胺和含氟高分子、含硼高分子等都是较成熟的品种，已广泛用作工程材料。离子交换树脂、感光性高分子、高分子试剂和高分子催化剂等都属功能高分子。医用高分子、药用高分子在医药上和生理卫生上都有特殊要求，也可以看作是功能高分子。按主链结构分类可分为碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子和无机高分子四大类。碳链高分子的主链是由碳原子联结而成的。杂链高分子的主链除碳原子外，还含有氧、氮、硫等其他元素，如：如聚酯、聚酰胺、纤维素等。易水解。元素有机高分子主链由碳和氧、氮、硫等以外其他元素的原子组成，如硅、铝、钛、硼等元素，但侧基是有机基团，如聚硅氧烷等。无机高分子是主链和侧链基团均由无机元素或基团构成的。天然无机高分子如云母、水晶等，合成无机高分子如玻璃。高分子化合物的系统命名比较复杂，实际上很少使用，习惯上天然高分子常用俗名。合成高分子则通常按制备方法及原料名称来命名，如用加聚反应制得的高聚物，往往是在原料名称前面加个“聚”字来命名。例如，氯乙烯的聚合物称为聚氯乙烯，苯乙烯的聚合物称为聚苯乙烯等。如用缩聚反应制得的高聚物，则大多数是在简化后的原料名称后面加上“树脂”二字来命名。例如，酚醛树脂、环氧树脂等。加聚物在未制成制品前也常有“树脂”来称呼。例如，聚氯乙烯树脂，聚乙烯树脂等。此外，在商业上常给高分子物质以商品名称。例如，聚己内酰胺纤维称为尼龙-6，聚对苯二甲酸乙二酯纤维称为涤纶，聚丙烯腈纤维称为腈纶等。

  • 【转帖】金属膜,混合膜,有机膜-新型膜材料

    新型膜材料1 　金属膜　　国外新研制的金属膜采用不对称结构,以粗金属粉末作支撑材料,以同种合金的细粉末喷涂作有效滤层(厚度小于200μm) 其孔径分布集中在1～2μm 之间,属微滤(MF) 范围 颗粒物难以进入滤膜内部堵塞滤道而滞留在膜表面,形成表面过滤[19 ] 。与传统多孔烧结金属滤材相比,不对称金属膜滤通量高3～4 倍,压降较小,反冲洗周期长达6～8 个月,且反冲效果较好。2 　有机-无机混合膜　　制造有机-无机混合膜,使之兼具有机膜及无机膜的长处。无机矿物颗粒(如二氧化锆) 掺入有机多孔聚合物(如聚丙烯腈) 网状结构中形成的有机-无机矿物膜,具有机膜的柔韧性及无机膜的抗压性能、表面特性 ,可显著提高表面孔隙率及通量。填料类型、粒径、比表面积对膜性能均有影响。3 　新型有机膜　　大连理工大学研究开发出一种新型含二氮杂萘铜结构类双酚单体(DHPZ) ,该单体具有芳环杂非共平面扭曲结构,由其合成的含二氮杂萘铜结构的聚芳醚铜( PPEK) 和聚芳醚砜( PPES) 具有耐高温、可溶解的综合性能 。

  • GPC测定聚合物分子量及分子量分布

    GPC测定聚合物分子量及分子量分布一、基本原理：CPC是一种特殊的液相色谱，所用仪器实际上就是一台高效液相色谱（HPLC）仪，主要配置有输液泵、进样器、色谱柱、浓度检测器和计算机数据处理系统。与HPLC最明显的差别在于二者所用色谱柱的种类（性质）不同：HPLC根据被分离物质中各种分子与色谱柱中的填料之间的亲和力不同而得到分离，GPC的分离则是体积排除机理起主要作用。GPC色谱柱装填的是多孔性凝胶（如最常用的高度交联聚苯乙烯凝胶）或多孔微球（如多孔硅胶和多孔玻璃球），它们的孔径大小有一定的分布，并与待分离的聚合物分子尺寸可相比拟。GPC仪工作流程图如下所示。http://www.591ceshi.cn/UploadImage/edit/images/gpc1.gif当被分析的样品通过输液泵随着流动相以恒定的流量进入色谱柱后，体积比凝胶孔穴尺寸大的高分子不能渗透到凝胶孔穴中而受到排斥，只能从凝胶粒间流过，最先流出色谱柱，即其淋出体积（或时间）最小；中等体积的高分子可以渗透到凝胶的一些大孔中而不能进入小孔，比体积大的高分子流出色谱柱的时间稍后、淋出体积稍大；体积比凝胶孔穴尺寸小得多的高分子能全部渗透到凝胶孔穴中，最后流出色谱柱、淋出体积最大。因此，聚合物的淋出体积与高分子的体积即分子量的大小有关，分子量越大，淋出体积越小。分离后的高分子按分子量从大到小被连续的淋洗出色谱柱并进入浓度检测器。浓度检测器不断检测淋洗液中高分子级分的浓度。常用的浓度检测器为示差折光仪，其浓度响应是淋洗液的折光指数与纯溶剂（淋洗溶剂）的折光指数之差，由于在稀溶液范围内，与溶液浓度成正比，所以直接反映了淋洗液的浓度即各级分的含量，下图是典型的GPC谱图。http://www.591ceshi.cn/UploadImage/edit/images/gpc2.gif图中纵坐标相当于淋洗液的浓度，横坐标淋出体积Ve表征着高分子尺寸的大小。如果把图中的横坐标Ve转换成分子量M就成了分子量分布曲线。为了将Ve转换成M，要借助GPC校正曲线。实验证明在多孔填料的渗透极限范围内Ve和M有如下关系：lgM=A－BVe式中A、B为与聚合物、溶剂、温度、填料及仪器有关的常数。用一组已知分子量的单分散性聚合物标准试样，在与未知试样相同的测试条件下得到一系列GPC谱图，以它们的峰值位置的Ve对lgM作图，可得如图3-6的直线，即GPC校正曲线：http://www.591ceshi.cn/UploadImage/edit/images/gpc3.gif有了校正曲线，即可根据Ve读得相应的分子量。一种聚合物的GPC校正曲线不能用于另一种聚合物，因而用GPC测定某种聚合物的分子量时，需先用该种聚合物的标样测定校正曲线。但是除了聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等少数聚合物的标样以外，大多数的聚合物的标样不易获得，多数时候只能借用聚苯乙烯的校正曲线，因此测得的分子量M值有误差，只具有相对意义。用GPC方法不但可以得到分子量分布，还可以根据GPC谱图求算平均分子量和多分散系数，特别是当今的GPC仪都配有数据处理系统，可与GPC谱图同时给出各种平均分子量和多分散系数，无须人工处理。二、主要药品与仪器：THF（流动相）1000ml聚合物样品（如PS）10mg样品瓶注射器（1ml）流动相脱气系统样品过滤头http://www.591ceshi.cn/UploadImage/edit/images/njstspy.gif三、实验步骤：（1）THF（流动相）的脱气THF过滤、真空脱气后，加入到流动相瓶中。（2）样品配制将10mg聚合物样品溶于1mlTHF中，过滤后置于样品瓶中。（3）用进样器取20m，从GPC仪的进样口注入。（4）在电脑数据系统的窗口上观察GPC曲线，处理数据。

  • 【资料】（比表面及孔隙度分析）柔性多孔配位聚合物的动态门孔开放过程

    [align=center][b][size=5][font=宋体]柔性多孔配位聚合物的动态门孔开放过程[/font][/size][size=5][font='Arial','sans-serif'][/font][/size][/b][/align][size=3][font=宋体]作者：[/font][font='Arial','sans-serif']Daisuke Tanaka, Keiji Nakagawa, Masakazu Higuchi, Satoshi Horike, Yoshiki Kubota, Tatsuo C. Kobayashi, Masaki Takata, and Susumu Kitagawa[/font][/size][size=3][font=宋体]最近，越来越多的人关注吸附时结构和性质可进行反向变化的柔性多孔配位聚合物（[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']PCPs[/font][/size][size=3][font=宋体]）的性质[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'] [1][/font][/size][size=3][font=宋体]。自柔性[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']PCPs[/font][/size][size=3][font=宋体]被首次报道并预测其重要性后[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][2][/font][/size][size=3][font=宋体]，近十年已经制备出这类聚合物。高选择性[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][3][/font][/size][size=3][font=宋体]、适应性[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][4][/font][/size][size=3][font=宋体]和分子水平灵敏度[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][5][/font][/size][size=3][font=宋体]的关键已经被确定为所谓的结构动态性。柔性[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']PCPs[/font][/size][size=3][font=宋体]最有趣的一点是外源性框架变更导致的阶梯型吸附[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][3,4,6][/font][/size][size=3][font=宋体]。此外，吸附过程中，框架结构在特定压力下，能从闭合状态变为开放状态，从而出现栅效应。这个效应将产生一条[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']S[/font][/size][size=3][font=宋体]形吸附曲线。闭合结构状态要变为开放，这个启动压力取决于栅开放压（[/font][/size][i][size=3][font='Arial','sans-serif']P[/font][/size][/i][sub][size=3][font='Arial','sans-serif']go[/font][/size][/sub][size=3][font=宋体]）和主体框架的结构转变[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][7][/font][/size][size=3][font=宋体]。有趣的是，[/font][/size][i][size=3][font='Arial','sans-serif']P[/font][/size][/i][sub][size=3][font='Arial','sans-serif']go[/font][/size][/sub][size=3][font=宋体]的值显示出外源依赖性[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][8][/font][/size][size=3][font=宋体]。这种被吸附物导致的差异显示出柔性[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']PCPs[/font][/size][size=3][font=宋体]具有广泛的应用前景。这些应用包括：分离、传感器和交换物质。此外，诸如[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']O[sub]2[/sub][/font][/size][size=3][font=宋体]、[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']Ar[/font][/size][size=3][font=宋体]和[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']N[sub]2[/sub][/font][/size][size=3][font=宋体]等小分子气态被吸附物已成为研究热点。原因有两点：第一，这些相似气体分子间吸附行为的不同有广泛的商业前景；第二，他们的简单结构和物理性质的微小差别也是科学研究的热点[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][9][/font][/size][size=3][font=宋体]。[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][/font][/size][size=3][font=宋体]然而，尚有不要问题亟待解决[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']——[/font][/size][size=3][font=宋体]为什么吸附不能在[/font][/size][i][size=3][font='Arial','sans-serif']P[/font][/size][/i][sub][size=3][font='Arial','sans-serif']go[/font][/size][/sub][size=3][font=宋体]之下发生？[/font][/size][i][size=3][font='Arial','sans-serif']P[/font][/size][/i][sub][size=3][font='Arial','sans-serif']go[/font][/size][/sub][size=3][font=宋体]由哪些因素决定？因为被吸附物不同，[/font][/size][i][size=3][font='Arial','sans-serif']P[/font][/size][/i][sub][size=3][font='Arial','sans-serif']go[/font][/size][/sub][size=3][font=宋体]的差异是如何放大的？通常理解下，一条有轻微滞后效应的的[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']S[/font][/size][size=3][font=宋体]形曲线是协同作用的结果[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][10][/font][/size][size=3][font=宋体]。几种柔性[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']PCPs[/font][/size][size=3][font=宋体]在实际应用中相对高压下等温曲线出现了不连续性和比较大的滞后效应，动力学是该现象的主要原因[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][11, 12][/font][/size][size=3][font=宋体]。撇开重要性不论，为了确定栅效应的动力学，已经有人做过一些尝试[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][11, 13][/font][/size][size=3][font=宋体]。本文中，我们介绍了一种柔性[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']PCPs{[Cd(bpndc)(bpy)]}[sub]n[/sub] (1 bpndc=benzophenone-4,4’-dicarboxylate, bpy=4,4’-bipyridyl)[/font][/size][size=3][font=宋体]的合成、晶体结构和气体吸附性质。这种物质在吸附[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']O[sub]2[/sub][/font][/size][size=3][font=宋体]、[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']Ar[/font][/size][size=3][font=宋体]和[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']N[sub]2[/sub][/font][/size][size=3][font=宋体]时显示出巨大的差异（图[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']1[/font][/size][size=3][font=宋体]）。要理解这些相似气体差异背后的机制，我们在一种新的模型下研究这个现象，这个模型要求吸附过程在某种介质中发生。动力学分析揭示，介质的构成能通过栅开放过程、[/font][/size][i][size=3][font='Arial','sans-serif']P[/font][/size][/i][sub][size=3][font='Arial','sans-serif']go[/font][/size][/sub][size=3][font=宋体]以及气体差异的增加来描述。[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][/font][/size][font='Arial','sans-serif'][size=3][/size][/font][size=3][font=宋体]我们使用日本拜耳公司的[/font][font='Arial','sans-serif']Belsorp-18[/font][font=宋体]来测定氧气、氩气、氮气在[/font][font='Arial','sans-serif']77K[/font][font=宋体]、[/font][font='Arial','sans-serif']90K[/font][font=宋体]和[/font][font='Arial','sans-serif']100K[/font][font=宋体]下的等温吸附线，来研究结构转变性能。[/font][font='Arial','sans-serif'][/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif']We measured the adsorption isotherms of O2, Ar, and N2 by volumetric adsorption [b][i]Belsorp-18, BEL Japan[/i][/b]) at various temperatures (77, 90, and 100 K) to study the effect of structural transformation.[/font][/size][size=3][font='Arial','sans-serif'][/font][/size]

  • 【原创大赛】聚合物整体柱的制备及其在蛋白质分离中的应用

    [align=center]聚合物整体柱的制备及其在蛋白质分离中的应用[/align][align=center]摘 要[/align][align=center][color=black] [/color][/align][align=left][color=black]整体柱作为第四代分离介质，具有制备简单、通透性好、传质快等优点，在生物分离分析中发挥的作用日益增加。多孔聚合物整体柱具有高通透性和高柱空间利用率，与填充柱相比优势明显。至今已成功地用于分离科学，特别是用于分离型生物分子。本文简要综述了聚合物整体柱的制备及其在蛋白质分离中的应用，并对其应用做了展望。[/color]关键词：[color=black]聚合物整体柱；蛋白质分离；综述[/color][b]1 引言[/b]蛋白质在人体生命过程中发挥着极其重要的作用，某些蛋白质在体内的含量水平严重影响着生命的质量，这就要求对其进行定量研究，而对其实现分离分析成为首要任务。对蛋白质进行分离鉴定通常使用电泳[color=black]—[/color][color=black]质谱、液相色谱[/color][color=black]—[/color][color=black]质谱联用技术，但这些方法并不能完全满足蛋白质分子对操作环境和分析方法要求较高的要求，并且费用较高。而聚合物单体种类繁多，且其上面的官能团可以有多种修饰方法从而对不同的生物分子具有不同的作用，从而对其实现快速分离。[/color]色谱柱是色谱分离的核心，整体柱代表了色谱柱技术发展的方向[sup][color=black][/color][/sup][color=black]。整体柱[/color][color=black]( Monolithiccolumn) [/color]又称连续床层( Continuous bed) [color=black]，是一种用有机或无机聚合方法在色谱柱内进行原位聚合的连续床固定相[/color][sup][color=black][/color][/sup][color=black]。[/color][color=black]整体柱具有独特的双孔结构，具有灌注色谱的特点，比填充柱的通透性更好，可实现快速分离[/color][sup][color=black][/color][/sup][color=black]。根据整体材料基质的不同，整体柱分为硅胶整体柱、有机聚合物整体柱、有机[/color][color=black]-[/color][color=black]硅胶杂化整体柱。硅胶整体柱具有良好的稳定性和机械强度，通透性好，但制备周期长，需要柱后衍生[/color][sup][color=black][/color][/sup][color=black]。有机聚合物整体柱则制备简单、[/color][color=black]pH [/color][color=black]值适用范围广，具有良好的通透性、独特的比表面积和较好的化学稳定性，并且能在玻璃毛细管、不锈钢柱管、[/color][color=black]tip [/color][color=black]头甚至是微流控芯片的通道等多种模具中制备[/color][sup][color=black][/color][/sup][color=black]。[/color][b]2 聚合物整体柱的制备[/b]多孔聚合物整体柱出现在上世纪90年代初，继而在制备和应用中得到发展[sup][/sup]。与采用溶胶凝胶技术制备的无机硅胶整体柱相比，通过自由基聚合方式制备的聚合物整体柱更容易制备。除了传统的自由基聚合，其他方法预期制备一种具有均匀结构的新型聚合物整体柱。2006年，Hosoya等人报道了一种将环氧单体与二胺类开环聚合的高性能有机聚合物整体柱，在毛细管液相色谱上，其对苯的分离塔板高度（H）可以达到小于5μm[sup][/sup]。值得注意的是，相比链生长聚合（比如自由基聚合反应）产生的球状结构，逐步聚合方式导致整体柱有完全不同的形态。[b]3 聚合物整体柱的分类[/b]多种多样的功能单体使整体柱设计变得更容易，按单体不同，聚合物整体柱可分为聚丙烯酰胺类，聚甲基丙烯酸酯类和聚苯乙烯类[sup][/sup]。单体决定其适用范围，整体柱已被广泛用于不同的色谱模式，包括反相液相色谱（RPLC）、亲水相互作用色谱（HILIC）、离子交换色谱（IEC）等[sup][/sup]。而[color=black]从制备工艺上，聚合物整体柱可分为三类：后修饰整体柱、原位合成整体柱和结合微加工技术的整体柱。[/color]原位合成整体柱是一定温度或紫外光条件下，将交联剂、单体、引发剂、致孔剂，在不锈钢色谱柱管中充分反应，再冲洗除去致孔剂和残余未反应物得到。除研究可用单体外，新的制备方法和制备工艺和的研究也取得了很好发展。通过调节交联剂、单体、致孔剂之间的比例，可以较好地控制制备的整体柱的柱效和通透性[sup][color=black][/color][/sup][color=black]。原位聚合制备的整体柱并不能满足某些特定的分离需求。原位聚合时，很多功能团被包埋在颗粒内部，暴露在表面上的并不多，这导致聚合物整体柱的性能明显下降。后修饰整体柱则会改善这一问题。聚合物整体柱的后修饰方法使用最多的是在聚合物表面接枝[/color][sup][color=black][/color][/sup][color=black]。近年来，利用甲基丙烯酸缩水甘油酯[/color][color=black]( GMA) [/color][color=black]的环氧基团的接枝方法较为流行，并成功运用到离子交换色谱、亲和色谱等色谱柱的制备中[/color][sup][color=black][/color][/sup][color=black]。相对于接枝的方法，将功能化的纳米颗粒包被在聚合物的表面的方法较为简单，也常用于制备功能化的聚合物柱。作为固定相载体，微加工整体柱是芯片色谱柱所独有的。[/color]原位合成聚合物整体柱最为便捷，根据分离要求的不同，已经开发了各种各样的单体材料和制备工艺。对于一般分离需求，是很好的选择。采用后修饰的方法在固定相表面连接功能基团可以提高柱效，而微加工整体柱仅适用于芯片色谱。[b]4 聚合物整体柱的应用[/b]一般来说，多孔聚合物整体柱具有典型球状结构，其通孔之间的聚合微球显著有利于提高聚合物整体柱的通透性，并且使其在高流速下能够有效地分离蛋白质分子。然而，聚合物整体柱对小分子的分离通常表现为低的柱效，据研究是由于表面积较硅胶整体柱小造成的。为了解决这个问题，研究者提出了几种试图增加表面积的方法，如将纳米粒子引入聚合物整体柱和制备超交联整体柱[sup][/sup]，分离能力在一定程度上得到了提高。此外，斯韦克系统地阐述了各种多孔聚合物整体柱的制备技术[sup][/sup]。例如，2,2,6,6-四甲基-1-哌啶（TEMPO）介导的活性自由基聚合。Kanamori等合成的聚合物（二乙烯基苯）单体具有明确的连续形态，高的比表面积[sup][/sup]。[b]5　展望[/b][color=black]实际有机分子样品结构复杂、种类众多，而且对操作环境和分析方法要求较高。不同色谱模式的液相色谱方法不仅对特定的生物分子具有较好的选择性，且制备方法简单易得，结构可控。此外，聚合物单体的种类繁多，且其上面的官能团可以有多种修饰方法从而对不同的生物分子具有不同的作用。因此，随着液相色谱固定相的发展，聚合物整体柱以其独有的优势也会在生物分子的分离与分析中得到越来越广泛的应用。[/color][color=black] [/color][color=black] [/color][color=black] [/color][color=black] [/color][color=black] [/color][color=black] [/color][color=black] [/color][color=black] [/color][b]参考文献[/b] 杨帆, 毛劼, 何锡文. 基于巯基-烯点击反应制备有机-无机杂化硼酸亲和整体柱用于糖蛋白的选择性富集. 色谱, 2013, 31(6): 531-536. 平贵臣, 袁湘林, 张维冰等. 整体柱的制备方法及其应用.分析化学,2001,29(12):464-469. Jing Liu, Fangjun Wang, Zhenbin Zhang. Reversed phasemonolithic column based enzymereactor for proteinanalysis. Chinese Journal of Analytical Chemistry,2013, 41(1):10-14. Motokawa M, Ohira M, Minakuchi H [i]et al[/i]. Performance ofoctadecylsilylated monolithic silica capillary columns of 530μm innerdiameterin HPLC. J.Sep Sci,2006, 29(9): 2471-2477. 王超然, 王彦, 高也等. 聚(4-乙烯基苯硼酸-季戊四醇三丙烯酸酯)亲和整体柱的制备与应用. 分析化学研究报告,2012, 40(8):1207-1212. 李晶, 周琰春, 张嘉捷等. 阴离子交换聚合物整体柱的制备及其在[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/3p][color=#3333ff]离子色谱[/color][/url]中的应用.分析测试学报,2012, 31(9):1089-1094. 张振宾, 欧俊杰, 林辉等. 有机-硅胶杂化整体柱的制备及应用研究进展.高等学校化学学报,2013,34(9):2011-2019. 刘婵, 江茜, 陈蕾等. 金纳米粒子修饰的氨基硅胶整体柱的制备及超灵敏表面增强拉曼散射检测.高等学院化学学报,2013,34(11):2488-2492. Yongqin Lv, Zhixing Lin, Frantisek Svec. Thiol-ene clickchemistry: a facile and versatile route for the functionalization of porouspolymer monoliths.Analyst,2012,137(9):4114-4118. 吕仁江, 丁会敏, 李英杰. 丙烯酰胺-β-环糊精毛细管电色谱手性整体柱的制备及应.应用化学,2012,29,(5):604-607. Frantisek Svec, Yongqin Lv. Advances and recent trends in thefield of monolithic columns for chromatography. Analytical Chemistry,2014,87(9):250-273. Zhongshan Liu, Junjie Ou, Hui Lin. Preparation of monolithic polymercolumnswithhomogeneousstructure viaphotoinitiated thiol-yne click polymerization and their application inseparation of small molecules.Analytical Chemistry,2014,86,(105):12334-12340. Trojer L, Lubbad S H, Bisjak C [i]et al[/i]. Monolithicpoly( p-methylstyrene-co-1，2-bis(p-vinylphenyl) ethane) capillary columns as novel styrene stationary phases forbiopolymer separation.J. Chromatogr. A, 2006, 1117(1): 56-66. Luo Q Z, Zou H F, Xiao X Z [i]et al[/i]. Chromatographic separation of proteins on metal immobilizediminodiacetic acid-bound molded monolithic rods of macroporous poly( glycidylmethacrylate-co-ethylene dimethacrylate) . J. Chromatogr. A,2001,926(2):255-264. 郑晖, 李秋顺, 马耀宏等. 微流控芯片上电色谱聚合物整体柱研究进展.山东科学,2013,26(1):16-21. J. Zhang, HL. Zou, Q. Qing [i]et al[/i]. Effect of chemical oxidation on the structure of singlewalled carbon nanotubes. J. Phy. Chem. B, 2003, 107(16):3712-3718. Junjie Ou, Zhongshan Liu, Hongwei Wang. Recent development ofhybrid organic-silica monolithic columns in CEC and capillary LC.Electrophoresis ,2015, 36(9):62-75. 王玺, 何健, 季一兵. 聚甲基丙烯酸酯毛细管整体柱的制备及其性能考察.中国药科学学报,2012, 67(7):78-85.[/align]

  • 【求助】请教改性热塑性弹性体的红外定性分析

    样品是热塑性弹性体，组分大概是苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、PP/HIPS、橡胶油、无机填料和助剂等；请问一下：1、请问能够用红外光谱来定性分析组分的种类吗？如样品是填充PP还是HIPS，助剂的种类等。2、如何分析，样品需要先处理吗？用到什么其它仪器？可以直接对样品分析吗？3、还有没有其它分析方法可以用，好像看到论坛上有兄弟说DSC可以分析聚合物的组分，是吗？希望论坛的xdjm能给与解答，谢谢。

  • 【原创】多孔材料与无孔材料粒度测试的区别?

    对一多孔材料来说,由于在湿法测试中孔内吸附了液体,在测试过程中我有如下几个问题想与大家讨论：1、其折射率与相同材料的无孔固体相比会发生改变吗?能不能用仪器上给的无孔固体的折射击率。2、其散射光的强度会发生变化吗？3、如何评价一种多孔固体的测试结果？与无孔固体相比有没有需在修正的地方？谢谢！

  • 【分享】能对力作出反应的聚合物材料

    生物体有大量材料体系，它们积极地、功能性地对机械刺激作出反应，从而使感觉、听觉或组织和骨头的生长等生理过程得以进行。相比之下，将聚合物暴露于大的应力下，会导致共价键断裂，从而使聚合物受损或破坏。现在，Davis等人发现，可对合成材料进行合理设计，让机械应力以一种有用的方式来改变它们的性质。该研究小组是通过加入一个化学官能团做到这一点的，该官能团在经历一个开环反应时，通过将其颜色变成红色来对机械应力作出反应，从而使研究人员能够直接监测塑料变形的积累。这项工作所依据的原理应能让研究人员开发出其他可对力作出反应的化学官能团，这些官能团有可能使合成材料具有人们所期望的功能，如损伤传感及完全再生性自愈等。

  • 【好书推荐】《热分析应用手册系列丛书：热塑性聚合物》8.5折优惠征订活

    《Application Handbook Thermal Analysis--Thermoplastics》《热分析应用手册系列丛书》由梅特勒-托利多瑞士热分析专家撰写，梅特勒-托利多中国热分析技术应用专家编译，包括《热塑性聚合物》、《热分析基础》、《热固性树脂》、《弹性体》、《食品》、《药物》、《无机物》、《化学品》和《热重-逸出气体分析》等分册，现《热塑性聚合物》分册已先期在中国市场发行销售，直接向本公司订购，八五折优惠，免邮费！[center][IMG]http://www.instrument.com.cn/show/NewsImags/Image/2008/8/2008080608110082944.jpg[/IMG][/center][color=#DC143C]本书各大新华书店皆有销售，向本公司订购，八五折优惠，免费邮寄，数量有限，欲购者从速。[/color]订购信息 书 名：《热分析应用手册系列丛书：热塑性聚合物》 作 者：M. Zouheir Jandali、Georg Widmann 译 者：陆立明、唐远旺、蔡艺 出版社：东华大学出版社 定 价：59元 ～[color=red]折后价：50元(包邮) [/color]详情请致电客户互动中心4008-878-788或将您的订购需求及联系方式传真至0519-86699771，我们将尽快与您联系。 《热分析应用手册系列丛书》之《热塑性聚合物》分册于2008年7月出版。该分册通过大量实例全面深入地介绍和讨论了热分析在热塑性聚合物方面的应用。 《热塑性聚合物》分册主要内容： 热分析技术DSC、TGA、TMA和DMA等；聚合物的结构、性能和应用；聚合物的热分析特征温度表；通用塑料、工程塑料和热塑性弹性体及纤维等的热分析应用－熔点、熔程、结晶行为、结晶度、玻璃化转变和热历史、Tg的各种测定法、氧化与分解、OIT、反应动力学、成分与含量、热膨胀、溶胀、模量、阻尼、次级转变、粘度……  如何选择合适的热分析检测技术和方法？  如何制备和处理特殊的样品？  如何设定合适的实验参数？  …… 梅特勒-托利多的《热分析应用手册系列丛书》就是这样一本您必不可少的应用手册及实验指南！除了《热塑性聚合物》分册外，《热分析基础》、《热固性树脂》、《弹性体》、《食品》、《药物》、《无机物》、《化学品》和《热重-逸出气体分析》等分册，将陆续在中国市场发行销售，届时恭请您的关注！

  • 激光闪光法在聚合物复合材料导热系数测试中的应用研究

    激光闪光法在聚合物复合材料导热系数测试中的应用研究

    [color=#cc0000]　　摘要：针对目前国内在激光闪光法测量聚合物热物理性能参数中存在误差大的问题，本文将从标准测试方法、多种测试方法对比测试、参考材料和实际测试结果文献报道等几方面，介绍了激光闪光法在聚合物材料测试中的应用评价过程，介绍了测试聚合物材料过程中的注意事项。同时针对聚合物材料的导热系数测量，给出了最好采用稳态法防护热流计法的建议。[/color][color=#cc0000]　　关键词：聚合物，导热系数，热扩散系数，激光闪光法，热流计法[/color][color=#cc0000][/color][align=center][color=#cc0000][img=激光闪光法 上海依阳实业有限公司,690,237]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812231046563980_9788_3384_3.png!w690x237.jpg[/img][/color][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][color=#cc0000]1. 问题的提出[/color][/b]　　导热系数和热扩散系数是聚合物类材料的重要热物理性能参数，相应的也存在多种测试方法。由于激光闪光法具有测试时间快、样品尺寸小、方向性强等特点，使得激光闪光法也常用于聚合物类材料的热扩散系数和导热系数测量。　　但在采用激光闪光法测试聚合物材料过程中，由于对闪光法测量原理和测试能力的理解不足，以及对聚合物材料的特性了解不透彻，从而造成使用闪光法测试中经常会出现与其他方法测试结果不一致的现象。　　本文将从标准测试方法、多种测试方法对比测试、参考材料和实际测试结果文献报道等几方面，介绍闪光法测试聚合物材料过程中的注意事项。[b][color=#cc0000]2. 聚合物热物性标准测试方法[/color][/b][color=#cc0000]2.1. 聚合物热物性标准测试方法[/color]　　聚合物材料的导热系数一般在0.2~1 W/mK范围内。对于这种低导热系数材料的测试，成熟准确的测试方法是稳态法，如稳态防护热板法和稳态防护热流计法，相应的标准测试方法有A-S-T-M C177、C518、E1530、D5470等。随着技术的进步，这些稳态测试方法对样品的最小尺寸要求是直径25 mm，厚度范围1~25 mm，测试温度范围可以达到300℃以上，测试一个温度点下导热系数大约需要30分钟左右。　　由于近十几年来瞬态测试技术的飞速发展，许多瞬态技术在聚合物材料的导热系数测试中得到了应用，如A-S-T-M E1461、D5930。为了规范聚合物材料瞬态测试方法，ISO专门针对塑料材料提出了多个瞬态测试标准方法ISO 22007。按照测试参数将ISO标准分为以下几类。[color=#cc0000]2.2. 聚合物热物性ISO瞬态测试方法分类[/color]　　（1）导热系数和热扩散系数　　瞬态平面热源法（HOT DISK法） - ISO 22007-2　　（2）热扩散系数　　温度波分析法 - ISO 22007-3　　激光闪光法 - ISO 22007-4[color=#cc0000]2.3. 激光闪光标准方法中对聚合物样品制备的规定[/color]　　在ISO 22007中对多个瞬态测试方法进行了规定，本文重点介绍对激光闪光法应用中的规定。　　对于绝大多数采用激光闪光法进行的聚合物热物性测试，基本都是采用商品化的激光闪光法测试仪器，测试过程中可调节的参数主要是激光加热功率和样品制备，而样品的制备往往是影响测量结果的重要环节。　　在ISO 22007-4第6.1条中，对激光闪光法被测样品的形状和尺寸给出了原则性的大致规定，要求样品为薄片状，直径范围为5~20 mm。样品最小厚度需要根据激光脉冲宽度和样品材料热扩散系数进行确定，即激光脉冲宽度与t1/2时间之比小于0.01，给出的聚合物典型样品厚度范围为0.5~3 mm。同时为了保证一维热流，要求样品直径与厚度之比大于3:1，另外还要求薄片样品的厚度均匀性要优于1%。　　在ISO 22007-4第6.3条中，要求被测样品对激光波长呈不透明。如果聚合物样品透明或半透明，则需在样品表面制作很薄的高导热涂层以避免激光光束进入样品，认为薄的高导热涂层对测量结果带来的影响忽略不计。　　从上所述可以看出，ISO 22007-4激光闪光法对聚合物样品的制备只给出了指导性原则，允许的操作空间很大，由此带来了一系列的测试问题，特别是聚合物样品厚度的选择上，不同厚度样品的测试结果之间存在很大偏差。另外，对于聚合物复合材料激光闪光法是否还适用也是问题，这对聚合物复合材料热物性评价中测试方法的选择提出了要求。为此，在采用激光闪光法时还需要针对聚合物材料做进一步的研究和规定，以保证测量的准确性。[b][color=#cc0000]3. 聚合物热物性多种瞬态测试方法对比[/color][/b]　　在采用瞬态方法对聚合物热物性进行测试过程中，由于受多种因素的影响，测试结果往往出现很大的不一致性。如2005年Wilson Nunes等人比较了使用激光闪光法和瞬态热线法获得的一系列聚合物的测量结果。对于PMMA，两种方法的热扩散系数测量值差异高达20%，导热系数值差异高达10%，也获得过导热系数高达两倍的显著差异。对于LDPE样品闪光法结果要低于热线法结果，而对于HIPS样品则闪光法结果较高，这说明了聚合物热性能准确测量的困难性。　　为了规范各种瞬态法在聚合物热物性测试中的应用，提高各种瞬态法测量聚合物热物性的准确性和可靠性，在ISO 22007的起草阶段，就对各种瞬态法在聚合物中的应用进行了评价研究，2009年Martin Rides等人报道了两种聚甲基丙烯酸甲酯的导热系数和热扩散系数的测量比对，所使用的各种方法包括温度波分析法、激光闪光法、瞬态平面热源（热盘）法、瞬态热线法和稳态热流计法。在此对比测试基础上，ISO专门在ISO 22007中增加了一个标准方法，ISO/TR 22007-5“塑料 - 导热系数和热扩散系数的测定.第5部分：聚甲基丙烯酸甲酯样品的多个实验室测试结果”。将对比测试过程和结果制订为标准测试方法，这在标准测试方法中是非常罕见的，由此可见对瞬态法在聚合物热物性测试中的应用进行规范的重要性。　　在ISO/TR 22007-5对比测试中，对两种聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料进行了多个实验室对比测试，一种是浇铸料板材形式，另一种是挤出型板材形式。各种测试方法和样品信息如表31所示。　　[align=center][color=#cc0000]表3-1 各种瞬态测试方法和相应样品信息[/color][/align][align=center][img=各种瞬态测试方法和相应样品信息-上海依阳,690,375]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812230919358347_4102_3384_3.png!w690x375.jpg[/img][/align]　　通过各个实验室之间的比对，尽管测试方法和样品制备之间存在明显差异，但各种方法得到的导热系数结果比较一致，其值约在±7%范围内，热扩散系数测量结果的一致性在±9%范围内，所达到的一致性水平证明了这些不同方法在聚合物热物性测试中的有效性。这些一致性保证需要注意以下几个方面的试验参数控制：　　（1）虽然所有参与者都提供了名义上相同的板材样品，但测试中使用的样品实际厚度必须调整到测试方法的规定，以便能够进行测量或确保分析中的假设是有效的。例如，对于激光闪光法，发现挤出型PMMA板的3mm厚度太大而不能进行可靠的测量，因此被测样品必须被加工的得更薄。温度波分析方法适用于厚度约为100um的薄膜或薄片，因此在测试之前必须将样品切割成该厚度。类似地，对于瞬态平面热源法，必须符合测试的厚度要求，这与热瞬态渗透到样品中的深度有关，对于较薄的2 mm厚样品，就需要通过将两个样品堆叠在一起以获得足够厚度以实现可靠测量。　　（2）除了样品厚度问题之外，还存在方法上的进一步差异。对于PMMA的激光闪光法测量，由于样品是透明的，其表面必须在测试前用不透明材料处理，否则无法进行测量，而且不透明材料要尽可能薄且均匀，并不受测试过程中温度和激光照射的影响而产生脱落现象。目前一般的样品表面处理工艺是先在样品前后两个表面溅射金涂层以阻挡激光穿透透明样品和增加热接触效果，然后再在样品表面喷涂碳层以增大样品表面的发射率、提高吸收激光能量的能力和减少对激光的反射。　　（3）采用激光闪光法测量的是热扩散系数，还需要采用其他方法测量比热容和密度。在ISO标准中，无一例外的都是采用差示扫描量热计（DSC）测量比热容，并未采用激光闪光法测量比热容。在DSC进行比热容测量时，要特别注意取样的代表性，这点在聚合物复合材料中尤为重要。　　（4）在参与对比的测试方法中，只有瞬态平面热源法属于体积导热系数测试方法，体积导热系数是厚度方向和面内方向导热系数的函数，这使得瞬态平面热源法测量的导热系数和热扩散系数值通常略高于通过其他方法获得的值，尽管通过一些技术处理使得该差异在离散范围内，因此在对各向异性聚合物热物性测试中要十分小心测试方法的选择和取样的方向性。[b][color=#cc0000]4. 聚合物热物性参考材料[/color][/b]　　为了考核和验证激光闪光法测试聚合物热物性的准确性以及试验参数选择的合理性，一般都会选择合适的参考材料进行测试检验。由于聚合物材料的导热系数范围为0.1~1 W/mK，可供选择的参考材料有杜邦公司出品的聚合物材料（纯聚酰亚胺Vespel-SP1）和康宁公司出品的高硼硅玻璃Pyrex 7740。其中，在25~300℃范围内，纯聚酰亚胺Vespel-SP1的导热系数范围为0.37~0.44 W/mK；在-50~300℃范围内，高硼硅玻璃Pyrex 7740的导热系数范围为0.95~1.5 W/mK。　　2005年Jacobs和Stroe针对各向同性均质的纯聚酰亚胺Vespel-SP1（常温密度1434kg/m^3）分别采用顶杆法测量了热膨胀系数、采用激光闪光法测量测量了热扩散系数、采用DSC测量了比热容和采用稳态防护热流计法测量了导热系数。在激光闪光法测试中，样品尺寸为直径12.7mm，厚度2.032mm。在热流计法测试中，样品尺寸为直径50.8mm，厚度6.35mm。经过多次不同样品的测试，由激光闪光法、热膨胀系数测量和比热容测量计算获得导热系数值与热流计法直接测量得到的导热系数值，在整个25~300℃范围内相对偏差小于±3%。从这项工作中也可以看出，采用激光闪光法得到导热系数数值，需要进行大量的其他测试，远比热流计法直接测量复杂的多。　　另外还可以从另一方面了解激光闪光法在聚合物测试中样品厚度的选择。在美国ANTER公司（现为美国TA公司）激光闪光法测试设备中，随机配备有参考材料纯聚酰亚胺Vespel-SP1，分别有三种规格，一种是直径12.7mm、厚度0.8mm；第二种是直径20mm、厚度1mm；第三种是直径30mm、厚度也是1mm，总之样品厚度都没有超过1mm。　　高硼硅玻璃Pyrex 7740是一种透明玻璃，在使用激光闪光法验证测试过程中需要在透明玻璃表面溅射牢固的涂层，操作比较复杂，因此很少作为激光闪光法测试用参考材料，但多用于稳态法导热系数测试参考材料。1992年Yang等人采用稳态AC量热计法对Pyrex 7740在20~310K的低温环境下的热扩散系数和比热容进行了测量，样品直径为12.7mm，厚度1.06mm。采用稳态AC量热计法测量Pyrex 7740并不需要对样品表面溅射涂层，同时这种厚度的选择对激光闪光法有着参考价值。[color=#cc0000][b]5. 闪光法测试聚合物热物性文献报道[/b]5.1. 聚合物薄膜热物性[/color]　　聚合物材料的最终产品形式很多时候往往是薄膜形式，这时闪光法样品小的优势得以发挥，可以直接对薄膜聚合物产品进行取样而无需加工，但薄膜样品会带来影响闪光法测量准确性的其他问题，如样品厚度太薄使得激光脉冲宽度引起的误差显得突出，样品透光需要进行表面溅射涂层，而涂层在薄膜上的沉积使得被测样品形成三层结构而需要考虑涂层的影响。　　1995年Agari等人报道了采用激光闪光法对四种聚合物薄膜（厚度范围200~500um）的热扩散系数和比热容进行了测试，并研究了样品遮光石墨涂层以及样品厚度等其他因素对测量精度的影响。　　2013年Chiguma1等人报道了采用激光闪光法和DSC法对环氧基纳米复合材料薄膜的热扩散系数和比热容进行的测量，样品尺寸为12.7mm×12.7mm×0.134mm，样品表面喷涂石墨层。测试结果显示，对于不同的纳米复合材料，其导热系数变化范围为881~1489W/mK的超高导热系数。对于如此高的导热系数，激光脉冲宽度和样品表面的石墨涂层已经会严重影响测量结果，但文中并未提到测试数据如何处理以及测量结果准确性的评判方法。[color=#cc0000]5.2. 聚合物复合材料热物性[/color]　　在聚合物中添加高导热材料可以改进聚合物的导热性能，这类聚合物基复合材料的导热性能是材料性能表征的重要参数，但采用激光闪光法进行测试的文献报道并不多，多数的报道则是采用稳态法。　　2006年Xu等人对单壁碳纳米管聚合物基复合材料的热行为进行了研究，采用激光闪光法测量热扩散系数，采用DSC测量比热容，采用TMA测量热膨胀系数，采用TG测量热重，最终计算得到导热系数。闪光法热扩散系数测量的样品尺寸为直径12.5mm，厚度为0.4~0.7mm。样品前后两表面先溅射金涂层，然后再在加热面喷涂碳层，测试温度范围为25~125℃。为了保证闪光法测量的准确性，出于对透光性的考虑，同时还对经过相同表面处理的厚度为0.5mm的Pyrex 7740参考材料进行了测量。最终测试结果表面，随着单壁碳纳米管体积含量0~49%的变化范围，室温下相应的导热系数变化范围为0.233~0.537W/mK。尽管单壁碳纳米管的导热系数标称可以达到2000W/mK，但添加了单壁碳纳米管的聚合物基复合材料的导热系数实际测量值远低于理论计算预测的导热系数范围0.2~335W/mK。　　2012年Yamamoto等人在研究纤维增强聚合物复合材料层压板中，分别采用激光闪光法和稳态热流计法对层压板厚度方向上的导热系数进行了测量。采用激光闪光法分别测量了热扩散系数和比热容，计算得到厚度方向上的导热系数，其中样品尺寸为直径12.7mm厚度1mm，密度在1300~1500kg/m^3范围内，样品表面喷涂石墨层，并采用近似密度的参考材料纯聚酰亚胺Vespel-SP1进行测试验证。另外还采用热流计法对层压板两个方向（厚度方向和面内方向）上的导热系数进行了测量。测量结果显示层压板导热系数随着纤维含量的增加而增大，在纤维含量5%时，厚度方向导热系数为0.6~0.8W/mK，面内方向导热系数为0.9W/mK。两种测试方法的对比结果显示，稳态热流计法导热系数测量值始终要比激光闪光法导热系数测量值大0.1~0.2W/mK，这也是我们在聚合物热物性测试中经常遇到的现象，造成这种现象的原因是在激光闪光法测试和分析中假设了样品是各向同性和均质。　　2016年Catherine等人采用激光闪光法对高导热聚合物复合材料的各向异性热物性进行了测试，样品尺寸为直径25.4mm厚度1mm左右，样品表面喷涂石墨层，测试温度范围为25~100℃，并分别采用参考材料纯聚酰亚胺Vespel-SP1（0.5W/mK导热系数）和不锈钢（16W/mK导热系数）进行测试验证。尽管文中提到了激光闪光法面内方向热扩散系数测试附件，但只给出了厚度方向上导热系数测量结果（0.5~9W/mK），并未给出面内方向导热系数测试结果，文中只提到聚合物复合材料具有明显的各向异性特征，同时也未提到比热容如何测量。[b][color=#cc0000]6. 稳态热流计法测量聚合物热物性[/color][/b]　　采用稳态热流计法（A-S-T-ME1225、E1530、D5470等）可以直接对聚合物导热系数进行测量，如Jacobs和Stroe对纯聚酰亚胺Vespel-SP1在25~300℃范围的导热系数测试，样品尺寸为直径50.8mm，厚度6.35mm。从样品测试可以看出，这种尺寸的样品基本可以满足所有聚合物复合材料的代表性，而激光闪光法则因为样品小而缺少代表性。　　在聚合物热物性测量方面，稳态法始终是一种常规测试方法且应用更加广泛。2004年Rudtsch和Hammerschmidt介绍了针对聚合物PMMA热物性进行的五个国家共十八个实验室之间的比对测试。PMMA常温密度为1185kg/m^3，测试温度范围为-70~+80℃，对应的导热系数范围为0.18~0.20W/mK，热扩散系数范围为0.14~0.11mm^2/s。导热系数对比测试方法分为稳态法和瞬态法两类，其中稳态法包括防护热板法和防护热流计法，瞬态法包括瞬态平面热源法、瞬态热带法和探针法，而恰恰没有激光闪光法。比热容测试采用的是差示扫描量热计（DSC），根据导热系数、比热容和密度测试结果计算得到热扩散系数。　　上述对聚合物PMMA的对比测试中，PMMA的导热系数较低，在0.2W/mK以下。2011年David和Ronald报道了欧盟九家机构对导热系数为0.5W/mK左右的建筑石材类材料陶土砖（密度为1950kg/m^3）进行的比对测试。其中稳态法采用了防护热板法和热流计法，瞬态法采用了热带、热盘和热桥三种瞬态平面热源法。防护热板法样品尺寸为200mm×200mm×40mm和直径100mm厚度15mm两种，热流计法样品尺寸为直径50mm厚度10mm，此尺寸样品也可用于热带和热盘法测试，而热桥法样品尺寸为100×30×5。在此次对比测试中，测试温度只有10℃和23℃两个点，只对密度和导热系数进行测试对比。在此次比对测试中还是没有选择激光闪光法。　　稳态法在聚合物热物性测试中应用的一个典型领域就是树脂基纤维编织类复合材料，这主要是因为稳态法样品尺寸要远比激光闪光法具有代表性，而且稳态法可以直接测量得到导热系数，简化了测量操作过程。2008年Sharp和Bogdanovich针对树脂基三向编织结构复合材料层压板厚度方向导热系数的测试评价，比较了激光闪光法和稳态热流计法，因激光闪光法样品太小无代表性，无法对编织结构的设计和优化提供准确表征，最终确定采用稳态热流计法进行厚度方向导热系数测量。[b][color=#cc0000]7. 参考文献[/color][/b]　　(1) Wilson Nunes, Paul Mummery, and Andrew Wallwork. "Thermal diffusivity of polymers by the laser flash technique." Polymer testing 24.5 (2005): 628-634.　　(2) MartinRides, et al. "Intercomparison of thermal conductivity and thermal diffusivity methods for plastics." Polymer Testing 28.5 (2009): 480-489..　　(3) Jacobs-Fedore, R. A. Stroe, D. E. "Thermophysical properties of Vespel SP1". In Wang, Hsin Porter, Wallace D. Porter, Wally. Thermal Conductivity 27/Thermal Expansion 15. Knoxville, TN: DEStech Publications, Inc. 2005. pp. 231-238. ISBN 1-932078-34-7.　　(4) Tye RP, Salmon DR. “Thermal conductivity certified reference materials: Pyrex 7740 and polymethymethacrylate.”In: DinwiddieRB, Mannello R, editors. Thermal conductivity 26—thermalexpansion 14. Lancaster: DEStech Publications 2005. p. 437-51.　　(5) Yang, G., A. D. Migone, and K. W. Johnson. "Heat capacity and thermal diffusivity of a glass sample." Physical Review B 45.1 (1992): 157.　　(6) Agari, Y., A. Ueda, and S. Nagai. "Measurement of thermal diffusivity and specific heat capacity of polymers by laser flash method." Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics 33.1 (1995): 33-42.　　(7) Chiguma, Jasper, et al. "Thermal diffusivity and thermal conductivity of epoxy-based nanocomposites by the laser flash and differential scanning calorimetry techniques." Open Journal of Composite Materials 3.03 (2013): 51.　　(8) Xu, Yunsheng, Gunawidjaja Ray, and Beckry Abdel-Magid. "Thermal behavior of single-walled carbon nanotube polymer-matrix composites." Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 37.1 (2006): 114-121.　　(9) Yamamoto, Namiko, Roberto Guzman de Villoria, and Brian L. Wardle. "Electrical and thermal property enhancement of fiber-reinforced polymer laminate composites through controlled implementation of multi-walled carbon nanotubes." Composites Science and Technology 72.16 (2012): 2009-2015.　　(10) Thibaud-Erkey, Catherine, and Abbas Alahyari. Final Report for Project titled High Thermal Conductivity Polymer Composites for Low-Cost Heat Exchangers. United Technologies reserach Center, East Hartford, CT (United States), 2016. (11) Rudtsch, S., and U. Hammerschmidt. "Intercomparison of measurements of the thermophysical properties of polymethyl methacrylate." International journal of thermophysics 25.5 (2004): 1475-1482.　　(12) Salmon, David R., and Ronald P. Tye. "An inter-comparison of a steady-state and transient methods for measuring the thermal conductivity of thin specimens of masonry materials." Journal of Building Physics 34.3 (2011): 247-261.　　(13) Sharp, Keith, et al. "High through-thickness thermal conductivity composites based on three-dimensional woven fiber architectures." AIAA journal 46.11 (2008): 2944-2954.[align=center][img=激光闪光法 聚合物 上海依阳实业有限公司,690,236]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812231049305161_9631_3384_3.jpg!w690x236.jpg[/img][/align][align=center][/align]

  • 【原创大赛】金属泡沫和多孔金属材料热导率测试方法选择和测量准确性保证措施

    【原创大赛】金属泡沫和多孔金属材料热导率测试方法选择和测量准确性保证措施

    [align=center][color=#990000]金属泡沫和多孔金属材料热导率测试方法选择和测量准确性保证措施[/color][/align][color=#990000][/color][align=center]Selection of Thermal Conductivity Test Methods for Foam and Porous Metal Materials and Measures to Ensure Measurement Accuracy[/align][align=center][img=,690,311]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111101109288670_1537_3384_3.png!w690x311.jpg[/img][/align][color=#990000]摘要：针对金属泡沫和多孔金属材料热导率测试，本文介绍和分析了常用的各种测试方法，选择了热流计法作为金属泡沫和多孔金属材料热导率测试的适合方法，提出了热流计法测试过程中测量准确性的保障措施，同时针对热流计法的不足，提出了一种新型绝对瞬态法（热波法）。热波法具有更高的测试精度、宽热导率和温度测试范围、样品形式多样以及测试仪器低造价的特点。[/color][color=#990000]关键词：泡沫金属,多孔金属,热导率,稳态法,瞬态法,保护热板法,热流计法,热波法[/color][color=#990000][/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/size]　　金属材料中存在有很大体积比（典型的约占75%~95%）的气孔，如果这些气孔是相互独立的闭孔，则称为金属泡沫；如果气孔是开孔，则称为多孔金属。为叙述方便，本文将金属泡沫和多孔金属通称为多孔金属材料。　　多孔金属材料的类型众多，如典型的泡沫铜铝镍材料，如图1-1所示；如3D打印的TPMS晶格结构钛合金多孔材料，如图1-2所示。[align=center][color=#990000][img=,570,350]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111101113113659_2804_3384_3.jpg!w570x350.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1-1 各种规格的泡沫铝[/color][/align][align=center][color=#990000][img=,690,279]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111101113237076_4077_3384_3.jpg!w690x279.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1-2 TPMS晶格结构钛合金多孔材料[/color][/align]　　由于多孔金属材料的独特结构，特别是孔的闭合形式、形状、尺寸和气孔率的不同，使得多孔金属材料整体看似是均质材料，但在小尺度上又有严重的非均质特性，这就给这种材料的热导率准确测量带来的很大困难。由此，如何选择合理的热导率测试方法，以及采取哪些措施来保证测量的准确性，就成为准确测试评价多孔金属材料传热性能的关键。　　本文将特别针对多孔金属材料，介绍现有的各种热导率测试方法，选择出多孔金属材料热导率测试的合适方法，同时介绍为保证热导率测量的准确性需要哪些具体措施。[size=18px][color=#990000]2. 常用热导率测试方法介绍[/color][/size]　　多孔金属是一种以热导率普遍较高的金属材料为基体且内部含有大量气孔的刚性材料。由于气孔的存在，使得多孔金属材料整体的密度要远小于基体金属密度，因此多孔金属材料的整体热导率一般会比基体金属热导率低1个数量级以上，但由于有基体金属的存在使得整体热导率又无法达到绝热材料的水平，通常依据基体金属的不同，多孔金属材料的热导率在0.05~10W/mK范围内。　　由于多孔金属材料的热导率介于低导热和高导热之间，理论上可以采用很多测试方法对多孔金属材料热导率进行测量，这些测试方法主要分为稳态法和瞬态法两类。[size=16px][color=#990000]2.1. 稳态法[/color][/size]　　稳态法热导率测试是对样品在所关心的方向上施加了与时间无关的温度梯度，其主要优点是高精度、测量公式简单和测量定向热导率的能力。此外，测试过程中的热流穿过整个被测样品，是对完整样品的整体热导率进行测量。稳态法测量中需要在被测样品上形成一定的温度梯度，温度梯度可能使得热导率随温度变化的测量变得复杂，因此稳态法测量得到的是整体样品的等效热导率，代表了导热、对流和辐射三种传热机理的耦合效应。稳态法另一个特点是确保热稳态所需的测量时间较长，特别是对于低导热材料。　　在测量精度最高的绝对稳态方法中，可直接测量热导率，这种方法的典型代表是常用的保护热板法，相应的标准有GB/T 10294、ISO 8302和ASTM C177。样品位于热板和冷板之间以在样品内产生温度梯度，当冷热板度差小于20℃时，测量的是热导率；冷热板温差大于20℃，由于热流和辐射传热的存在，测量的是等效热导率。保护热板法能作为一种绝对测量方法，是因为其中心量热计中的电加热热量完全无损的流经被测样品，精确测量并可溯源的电能转换为量热计热量输出，特殊的热保护装置对量热计进行绝热隔离消除侧向热损。保护热板法的测量原理如图2-1所示。[align=center][color=#990000][img=,516,301]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111101113353083_3634_3384_3.jpg!w516x301.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2-1 保护热板法热导率测量原理图[/color][/align]　　目前采用保护热板法的标准热导率测试仪器一般样品截面积尺寸在300mm×300mm以上，大样品尺寸的选择主要是保证样品边长与样品厚度有一个合适的比例，从而有效保证流经样品厚度方向上的热流是一维形式。　　相对于绝对法是一种相对稳态法，也可直接测量热导率，典型的有热流计法和保护热流计法。热流计法是上述保护热板法的一种变形，这类方法不是直接测量加热热量，而是通过放置在不同位置处的热流计测量流经被测样品的热流量，一般是将热流计放置在样品两端，相应标准是GB/T 10295、ISO 8301和ASTM C518，其原理如图2-2所示。[align=center][color=#990000][img=,640,361]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111101113513138_968_3384_3.jpg!w640x361.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2-2 热流计法热导率测量原理图[/color][/align]　　热流计法的特点是热流计必须经过绝对法进行校准，所以测量精度要低于绝对法，但热流计法可适用于小尺寸样品和高温测试，特别适用于实际隔热工况下大温差隔热材料的等效热导率测试，可准确评价冷热面大温差下多种传热机理共存时的等效热导率。　　在稳态热流计中，热流计可以有多种结构形式，热流计可以薄膜结构，也可以是块体结构。薄膜结构的热流计一般直接布置在被测样品冷端，如图2-2所示，而块体结构热流计则采用校准过的已知热导率材料并布置在被测样品的两端（或冷端），如图2-3所示。采用块体热流计进行材料热导率测试的标准有ASTM D5470、ASTM E1225和ASTM E1530。热流计法的主要特点是可以适用于各种规格尺寸大小和厚度的样品材料，薄膜结构热流计一般适用于高低温范围内低导热材料的热导率测量，块体结构热流计一般适用于常温附近和压力加载条件下的中高热导率测量，但为了保证测量精度，热流计法需要对热流计进行准确校准和侧向漏热处理。[align=center][color=#990000][img=,690,269]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111101114031441_5410_3384_3.png!w690x269.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2-3 三种块状热流计法热导率测量原理图[/color][/align][size=16px][color=#990000]2.2. 瞬态法[/color][/size]　　所谓瞬态法一般是通过接触式传感器或非接触光源给温度恒定样品加载一个热脉冲扰动，使受热面温度升高0.5~5℃，通过检测传感器或样品前后表面的温度响应，来计算得到相应的热导率或热扩散率。　　常用瞬态法主要包括瞬态热线法、瞬态热带法、瞬态平面热源法（HOT DISK法）和闪光法。热线法、热带法和平面热源法基本属于同一类测试方法，不同之处是测量传感器由一维热线转变为二维热带和热盘，但它们的测试过程和测试过程基本相同，都是将测量传感器夹持在两块相同被测样品中间，测量样品的大小尺寸使得传感器发出的热脉冲能量不会控制在样品内，即相对于探测器和热功率假设被测样品为无限大测试模型，典型的测量原理如图2-4所示。[align=center][color=#990000][img=,500,154]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111101114191601_1291_3384_3.jpg!w690x213.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2-4 瞬态平面热源法（HOT DISK法）测试原理图（热线法和热带法类似）[/color][/align]　　瞬态平面热源法是一种绝对测试方法，由于瞬态平面热源法探测器是一种圆盘形式，传热更具有对称性，并与被测样品具有良好的接触，所以目前瞬态平面热源法的应用十分普遍，在合适的被测样品情况下，热导率测量可覆盖0.01~400W/mK范围，相应的标准测试方法为ISO 22007-2。　　闪光法是一种非接触式测量方法，测试过程中闪光脉冲照射被测样品前表面，使样品表面温度升高1~5℃，通过红外探测器检测样品背面的温升变化，测量原理如图2-5所示。[align=center][color=#990000][img=,690,236]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111101114318067_1312_3384_3.jpg!w690x236.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2-5 闪光法热扩散系数测量原理图[/color][/align]　　闪光法的最大特点是样品尺寸较小，最大直径不超过25.4mm，最高测试温度可以达到2800℃，可测量1~500W/mK范围的材料热导率，但闪光法只能直接测量热扩散率，然后通过其他方法得到比热容和密度，通过计算得到热导率。[size=18px][color=#990000]3. 多孔金属材料热导率测试方法选择[/color][/size]　　从上述各种测试方法介绍中，可以采用排除法来选择哪种测试方法更适合多孔金属的热导率测量。　　首先可以舍弃闪光法，这主要因为闪光法测试多孔金属热导率中存在以下严重缺陷：　　（1）闪光法是非接触测量方法，闪光热脉冲以非接触方式照射样品前表面，这势必使得很大一部分热脉冲会穿过样品空隙直接照射到样品内部，从而严重破坏样品前表面受热模型。另外红外探测器是以非接触方式测量样品背面温度，但由于孔隙的存在，探测器会探测到后表面一定深度的温度变化，这些因素都会造成无法得到合理的测量结果。　　（2）上述热脉冲和背温红外探测穿过空隙的问题，可以通过在样品的前后表面制作薄的实心表面来解决。但闪光法样品尺寸较小且薄，对于实体金属材料，闪光法要求样品厚度一般在1~3mm范围内，如果按照此厚度在多孔金属材料上取样，对于微小孔洞材料问题不大，而对于较大孔洞材料而言往往会造成被测样品不具有代表性问题，这是舍弃闪光法最重要的因素。　　对于多空金属材料热导率的测量，其他瞬态法也可以舍弃，原因如下：　　（1）在热线、热带和热源法中，要求两块被测样品夹持探测器并形成良好的热接触。但由于多孔金属表面很难做到高精度的平整，势必在样品表面与探测器之间形成较大的接触热阻，而这种接触热阻还无法使用热界面材料来进行消除。　　（2）瞬态法测试中，若消除上述较大的接触热阻，需要在多孔金属的被测表面进行实心层处理。但在样品表面增加一层金属层后，瞬态法热脉冲会首先在此金属层内传递，然后再通过孔壁金属传递，由此测量得到热导率是金属层面内方向和多孔金属样品厚度方向的复合热导率，此复合热导率要比多孔金属厚度方向热导率大很多。　　在稳态法中，保护热板法可以直接舍弃，原因如下：　　（1）为了保证测量精度，特别是为了保证一维热流和足够的护热空间尺寸，保护热板法对样品的尺寸要求普遍较大，常规商用仪器的样品尺寸为300×300×20mm，最小也要200×200×10mm，这种规格尺寸对多孔金属样品而言过于庞大。　　（2）为了减少保护热板法测试中的接触热阻，被测样品的平整度有严格要求，如平行度和平整度要小于0.05mm，这对多孔金属材料样品的加工要求比较苛刻。　　（3）保护热板法一般用于测量热导率小于1W/mK的低导热材料，对于热导率通常大于1W/mK的多孔金属材料，样品厚度上的温差较小，保护热板法测量误差非常大。如要减少测量误差，就势必增大样品厚度，这又带来样品体积较大的问题。　　通过上述分析，只剩下的稳态热流计法，热流计法在多孔金属热导率测试中主要有以下几方面的特点：　　（1）尽管热流计法是一种相对测试方法，但如果热流计进行了准确的校准，热导率的测试精度完全能够满足工程需要，相对测量误差可以控制在±7%以内。　　（2）热流计法即可以用于各种尺寸大小样品的热导率测试。对于多孔金属材料，考虑到被测样品的代表性，可以采用图2-3所示的三种热流计法，样品尺寸可以控制在适中尺寸大小（如直径50mm×高度30mm），由此可以满足不同孔洞大小的多孔金属材料测试。　　（3）采用热流计法，特别是采用块状热流计进行测量，样品两个端面温度可以控制在较小的温差范围内，在保证足够测量精度的温差要求外，这样可以最大限度的减小较大温差带来孔洞内的对流和辐射，可以测量纯基材的等效热导率。　　（4）由于多孔金属材料属于中等热导率材料，高温下热导率测试需要很复杂的护热机构，所以采用块状热流计法一般直进行100℃以下（最高不超过300℃）的测试。[size=18px][color=#990000]4. 测量准确性保障措施[/color][/size]　　通过上述分析，针对多孔金属材料的热导率测量，可以选择图2-3所示的三种测试方法和相应仪器。但在使用这些测试方法过程中，为保证测量准确性，必须采取以下保障措：　　（1）测试仪器一定要按照相应测试方法的规定制定相应的校准操作流程，校准流程必须是在线校准方式，不能将热流计取出进行离线校准，这是因为热流计安装后会存在一定的接触热阻，必须通过在线校准才能真正得到实际仪器测试过程中的热流测量值。　　（2）根据热导率测试范围和样品的可能厚度，换算出相应的热阻测量范围，选择至少三种已知热导率的参考材料，并按照不同厚度和不同温度来对应整个热阻范围，然后通过这些参考材料对热导率测试仪器进行校准，而且这种校准需要半年进行一次，以避免仪器使用一段时间后接触热阻的改变所带来的影响。　　（3）为了进一步保证多孔金属材料热导率测量的准确性，在对多孔金属样品进行完热导率测量后，最好对与被测多孔金属样品热阻近似且已知的实心样品（直径相同，但高度不同）进行对比测试。　　（4）如果多孔金属样品表面很难加工成平整表面，则要考虑将样品制成图1-2所示结构，即在多孔金属样品的两个测试面上增加一层相同材质的金属薄层，对于大尺寸孔洞样品这点尤为重要，否则会引入较大的接触热阻而使得热导率测量结果偏小。[size=18px][color=#990000]5. 测试方法的改进[/color][/size]　　通过以上分析可以看出，尽管选择采用热流计法对多孔金属热导率进行测量，但还是存在以下不足：　　（1）热流计法需要繁复的校准过程，但测量精度还是不如保护热板法，这将非常不利于多孔金属材料的结构设计和精细优化。　　（2）热流法热导率测试设备整体结构还是复杂，能满足一定测量精度要求的测试仪器整体造价还是偏高。　　（3）能进行多孔金属热导率测试的热流计法导热仪普遍测试温度不高，无法满足目前和今后更高温度的测试需求。　　为此，我们提出一种基于绝对稳态法热导率测量的崭新瞬态测试方法——热波法。热波法基于绝对稳态法，在样品冷面温度线性变化过程中，在样品热面加载设定功率和宽度的方波热脉冲，通过冷热面温差波形可以直接测量出样品热导率随温度的变化。　　热波法作为一种瞬态法，但如果方波脉冲宽度变得无限大，则热波法就转变为典型稳态法，稳态法是热波法的一种特例。热波法作为一种绝对测试方法，其最大特点是测量精度高，且是在温度线性升降温过程中连续扫描测量热导率，同时热导率测试范围宽泛（0.1~2000W/mK），测试温度范围宽泛（液氮温度~1000℃），测试仪器整体造价低，以及模块式结构可实现各种几何形状固态材料（薄膜、薄板、细棒、块体）的热导率测量。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • 聚合物材料全自动特性粘度分析仪IVA

    聚合物材料全自动特性粘度分析仪IVA

    http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2015101316285033_01_1664_3.jpg 根据市场需求,Polymer Char研发一种可靠的全自动的聚合物材料特性粘度分析仪IVA®,溶解温度可以达到200℃。IVA®研发建立在已成熟的质控平台上，集成了强大的双毛细管粘度检测器和非常可靠的高温自动进样器，同时客户也可以选配红外检测器IR4。 双毛细管粘度计原理简单：聚合物溶液通过不锈钢毛细管管线产生的压降与纯溶剂所产生的压降之比，压降是同时测得的。聚合物溶液的相对粘度是由压力之比得到的，而特性粘度的计算要考虑注入聚合物的质量。 和乌氏粘度计的毛细管不同，IVA®的不锈钢管毛细管和管线无需额外的清洗或者冲洗，可以提供精确的粘度数值，经久耐用。加热部件和传输管线的精妙设计确保聚合物能够完全溶解，即使是高分子量的聚合物也能够完全溶解完成分析。 分析时，分析人员将已加聚合物的样品瓶放置在自动进样器的外部托盘中，直到需要分析前外部托盘处于室温状态。然后自动进样器的机械手会把需要分析的样品瓶从外部托盘转移到加热炉中，仪器自动加入溶剂，开始震动。分析人员可以自动选择溶解温度，震动的速率和时间，实现聚合物的完全溶解，同时也可以最大限度地减少聚合物热降解。选配IR4检测器，分析聚烯烃或者具有明显的C-H键的聚合物可以更加精确地获得聚合物的注入质量，从而提高特性粘度测试的精度和准确度。主要特点：Ø 配有高温溶解自动进样器Ø 全自动分析，包括溶解，无需处理溶剂Ø 自动清洗Ø 选配IR4检测器时无需精确称量Ø 操作简单，仪器可靠Ø 结果精确Ø 一次可以自动分析多达42个样品Ø 可用于分析高分子量和超高分子量聚合物Ø 溶剂消耗量小http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/10/201510131629_569903_1664_3.jpg

  • 【原创大赛】材料由表及里的硬度弹性模量分布测试

    【原创大赛】材料由表及里的硬度弹性模量分布测试

    前言：一般对材料硬度的测试，一个点上只能得到一个硬度与弹性模量，有时候压入深度不够深，由于表面各种因素（粗糙度、表面硬化等）的影响造成结果的不准确。本文将讲述在一个点上不仅能得到由表及里的可定数量的硬度与弹性模量的分布，而且能通过硬度值随深度分布的稳定性来判断压入多深才可以保证结果的准确。实验仪器采用瑞士CSM公司的压痕仪，型号：UNHT：样品采用标准的熔融硅（熔融硅也叫石英玻璃，是硅的一种无定型状态）泊松比为0.16，弹性模量EIT=72.2±0.5Gpa，样品有瑞士ＣＳＭ公司提供。实验部分：在样品上选取一块可塑区域实施加载参数设定：在同一个点上第一次加载为0.03mN,最后一次加载为6mN,总共分成20次加载完成，如下图（加载卸载图）http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/11/201311291734_480002_2224533_3.jpg通过加载卸载曲线可以计算得到硬度和弹性模量随深度的分布图硬度分布图如下http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/11/201311291734_480003_2224533_3.jpg上图一为硬度分布，可以看出当压入深度达到90纳米左右时硬度值基本保持稳定弹性模量分布图如下http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/11/201311291734_480004_2224533_3.jpg上图为弹性模量分布，可以看出当压入深度达到100纳米时弹性模量值基本保持稳定小结：在熔融硅材料的表面，由于其亲水性，可能使其表面形成了一层水膜，从而导致在很小压入深度的时候受到水膜的影响，使硬度变小，然而随着压入深度的加深，水膜的影响越来越小，硬度也越来越大，直到稳定。通过连续多重加载模式，可以应用到其他材料的硬度与弹性模量随深度分布研究，从而可以更好的研究材料的表面力学性质。

  • 核磁测多孔材料问题

    [color=#444444]请问下大家，怎么用核磁来标准多孔材料的孔类型，区分大孔，介孔和微孔。[/color]

  • 软包锂离子电池用聚合物电解质技术进展

    软包锂离子电池具有重量轻，比容量高、安全性能好、内阻小、设计灵活等特点，数码消费产品轻薄化、多样化设计使得软包电池发展迅速，软包电池占中国锂电池市场的比例已经突破30%。但目前生产的软包电池绝大部分仍使用液态电解液，并不是真正的“聚合物电池”。采用聚合物电解质替代液态电解液，可以有效提高极端情况下电池的安全性。聚合物电解质主要包括凝胶聚合物电解质（GPE）和全固态聚合物电解质（SPE）。全固态型聚合物电解质是以聚合物基质作为电解质的溶剂，不含任何液态成分。全固态聚合物电解质由于常温离子电导率较低的问题一直没有解决，并且成本过高，国内领先的电芯厂如东莞新能源（ATL）也仍在研发阶段，市场尚未有商业化产品面世。目前取得商业化应用的主要是凝胶聚合物电解质。凝胶聚合物电解质分两种：PVDF-HFP热压聚合工艺路线以及现场聚合工艺路线，目前国内电芯厂普遍采用PVDF-HFP热压聚合工艺（俗称“涂胶隔膜”）。凝胶聚合物电解质既有全固态聚合物电解质良好的安全性，又与有机溶剂电解液有相近的离子电导率，并且具有与电极材料间的反应活性低、质量轻、易成薄膜、黏弹性好等特点。采用凝胶聚合物电解质的电池可制成各种形状，并具有耐压、耐冲击、生产成本低和易于加工使用等优势。相对国内，日韩企业对凝胶聚合物及固态电解质研发及技术储备更早，索尼、三井化学、三星SDI、LG化学等公司拥有相关凝胶聚合物电解质的技术及专利群。国内领先的电解液供应商—广州天赐高新材料股份有限公司推出了适用于正极为钴酸锂、锰酸锂、三元材料软包电池的TC-E505#系列电解液和适用于正极为磷酸铁锂的TC-E506#系列电解液。本系列电解液为传统电解液和聚合物组成的具有一定粘度的聚合物电解液，将电解液注入到电池中后，通过一定的化成工艺，可以将电池的极片与隔膜粘结在一起，电池中不存在液体电解液，全面提升电池的高低温性能、倍率性能、使用寿命和安全性能。

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