液晶高分子

[list][*]您在实验室中使用乌式粘度计吗？[*]测试中您是否不愿意与有毒剂接触？[*]您是否为了粘度测试过程中的温度波动造成的数据不稳而烦恼？[*]您是否为了乌式粘度计繁琐的清洗和校正步骤而头痛？[*]您是否每天长时间盯着秒表和粘度计刻度而头晕脑胀，感叹青春流逝？[/list]今天和大家聊聊解决之道，一种先进的全自动粘度测试技术-DSV (Dilute SolutionViscosity)的原理和应用。[b]溶液粘度法介绍[/b]特性粘度，比浓对数粘度，相对粘度，比农粘度和绝对粘度测试广泛应用于质量控制过程，从中可以得到与分子量和高分子物理性质相关的参数。相对粘度法广泛应用于高分子行业的生产和研发领域的检测和监控，如PET，PVC，PC，Nylon，纤维素等等。[img=,690,348]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090856405942_9773_3200617_3.png!w690x348.jpg[/img]在过去，粘度测试是利用乌式粘度计（玻璃毛细管粘度计）通过检测溶液在重力作用下的流过一段毛细管的[b]时间[/b]来进行的。[img=,690,254]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090857046047_8320_3200617_3.png!w690x254.jpg[/img]左图： 标准玻璃毛细管粘度计图，右图：Huggins 曲线外推和Kraemer曲线外推两个最主要的影响溶液粘度的因素是温度和溶剂变化。如果使用传统粘度方法检测特性粘度，需要配置3-5个不同浓度的高分子溶液，得到比浓粘度或者比浓对数粘度。绘制Huggins曲线或者Kraemer曲线，并外推到浓度为零，得到特性粘度（右图所示）。由于多浓度检测需要很长时间，很多控制实验室选择利用一个单一浓度测试比浓、比浓对数和相对粘度。检测者通常直接采用得到的数值或者使用一个经验方程外推到零浓度。很显然这种方法缺乏准确性，并且仍旧需要大量时间进行测试。[b]溶液粘度测试中有多种模型和计算方式Huggins外推方程：[/b][img=,219,85]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090857561631_8018_3200617_3.png!w219x85.jpg[/img][img=,241,68]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090858109271_1313_3200617_3.png!w241x68.jpg[/img]通过Stokes定律推导而出并进行校正而得，此方程只适用于各个分子间五相互作用，其中K[sub]H[/sub]是依赖于高分子大小，形状和溶剂的常数。[b]Kraemer 外推方程：[/b][img=,223,68]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090858551387_3301_3200617_3.png!w223x68.jpg[/img]其中，K’是依赖于高分子和溶剂和常数。Kraemer在其理论中重新定义了特性粘度：[img=,222,45]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090859332415_3833_3200617_3.png!w222x45.jpg[/img]而得到了以上方程，理论上K[sub]H[/sub]+K’=0.5，但是Huggins和Kraemer方程实际运用过程中有时不能得到一致特性粘度[b]Solomon - Ciuta 单点法 ：[/b][img=,194,76]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090900082720_7230_3200617_3.png!w194x76.jpg[/img]由于外推法的复杂性，学者们提出一点法方程。Solomon和Ciuta通过实验得到经验方程。通常来说，当K[sub]H[/sub]在1/3附近时，该方法可以具有较好的准确性。该方法常用于PMMA等高分子材料的测定。[b]BillMeyer单点法 ：[/b][img=,233,49]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090900297961_7540_3200617_3.png!w233x49.jpg[/img]Bill Meyer 方程也是一种一点法方程，通过一个浓度下样品的相对粘度测试计算其特性粘度。该方法常用于PET等高分子材料的测定。[b]Mark-Houwink 方程：[/b][img=,149,58]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090900586241_1826_3200617_3.png!w149x58.jpg[/img]用于将特性粘度和分子量联系起来的公式，其中 K 和a 是依赖于溶剂和高分子种类的常数。a值的大小可以反应分子线团密度以及分子的刚性和柔性信息。[b]一种新颖的粘度测试方法- 基于双毛细管压力器的稀溶液粘度仪[/b][img=,690,250]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090901304551_2838_3200617_3.png!w690x250.jpg[/img]与玻璃毛细管粘度计通过检测溶液通过毛细管的时间不同，稀溶液粘度仪利用压力变化检测相对粘度。两个毛细管串联在一起，进样阀位于两个毛细管 1 和 2 中间。压差传感器检测每个毛细管两端的压力降。当样品被注入第二个毛细管时，压差传感器检测到毛细管2上的压力变化。相对粘度等于两个毛细管压力降的比值乘以仪器常数K。[img=,135,86]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090902021321_8499_3200617_3.png!w135x86.jpg[/img]由于相对粘度仪的灵敏度非常高，那么只需要检测一个足够稀释的溶液就能够直接得到所需粘度，而不需要外推。稀溶液粘度仪提供了一个准确、高精度的方法全自动的进行溶液粘度检测。[b]不同粘度仪结果对比[/b]我们以PET这种广泛使用的高分子为例看看不同粘度测定法的测定结果：测试样品：PET测试溶剂：苯酚，四氯乙烷 3：2混合测试条件和方法：GB/T 14190 - 2008（Bill M）结果：表1. 同一个PET样品的重复性[img=,690,245]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090902500012_9952_3200617_3.png!w690x245.jpg[/img]表2. 不同牌号PET样品测试[img=,690,163]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090903422581_1059_3200617_3.png!w690x163.jpg[/img]数据来源于：合成技术及应用 Vol.26,No.4,2011可以看到不同的检测技术结果一致性很好，而且DSV技术可以提供更好的重复性。最后我们做一个简单总结：相对于传统乌市毛细管粘度计：[list][*]无需清洗管路[*]通过ASTM 认证，Method D 5225-92.[*]高效，高速. 高通量[*]不需要水浴恒温.[*]封闭体系，更加安全，不存在溶剂接触危险.[*]样品使用量少，节省溶剂开支，减少废液排放.[*]压力读数保存，有利于维护维修和问题解决.[*]增加样品制备功能 (电脑控制天平读数或者机器手臂自动控制).[*]精确度达到 0.0005sp. (溶剂/样品同时被检测)[/list]最后做一个简单的对比:[img=,690,558]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090904419514_806_3200617_3.png!w690x558.jpg[/img]也希望将来和大家探讨更多关于粘度的技术和应用问题。[url]http://www.quantaflux.com.cn/[/url][img=,320,309]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090905270481_128_3200617_3.png!w320x309.jpg[/img][img=,298,301]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909090905374769_1725_3200617_3.png!w298x301.jpg[/img]

[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/05/200705101711_51345_1634962_3.jpg[/img]冯新德，高分子化学家和高分子化学教育家，中国高分子化学的开拓者之一。于１９４９年在国内率先开设高分子化学——聚合反应课。他长期从事高分子化学基础理论研究，涉及烯类自由基聚合与接枝共聚、非共轭烯的环化聚合、烯类光敏引发聚合、开环聚合、嵌段共聚合等；７０年代开始研究功能高分子，特别是高分子生物材料和生物老化中化学机理等，对发展我国高分子教育和科学研究做出了贡献。 冯新德１９１５年１０月１２日出生于江苏省吴江县同里镇。１９３３年他考入东吴大学，次年转入清华大学化学系，１９３７年获理学学士学位。毕业后他在清华园准备研究生的入学考试时，“七七”事变爆发，北方各大学南迁，他几经辗转，终于到达昆明。１９３８—１９３９年执教于云南大学，１９４０年转到重庆中央工业专科学校化工科任教，１９４１年１２月到遵义浙江大学化工系，先做该系系主任李寿恒教授的研究生，后当讲师教有机化学。１９４５年考取公费留学生，１９４６年入美国印地安纳州诺脱丹大学研究院化学系，在著名高分子化学家Ｃ．Ｃ．普赖斯（Ｐｒｉｃｅ）指导下，完成了“氯代乙烯基萘的合成、聚合与共聚合”博士论文，１９４８年８月毕业，获哲学博士学位。在校学习期间，成绩优秀，连续三年获美国通用轮胎橡胶公司奖学金。 　　学成后，他接受清华大学聘请于１９４８年９月回到上海，新婚不久即偕同夫人叶学洁乘船北上，在中华人民共和国成立前一年回到清华园。从芦沟桥的炮声中离开清华园到北平和平解放前夕，经历了十一个春秋，他回到母校，任清华大学化学系教授，兼辅仁大学化学系教授。１９５２年春院系调整后任北京大学化学系教授。１９５３年春经中国科学院计划局安排他去上海调查塑料工业。三周后写出《上海塑料工业调查》报告。１９５４年上海有机化学研究所委派黄耀曾研究员来京筹建化学研究所，冯新德也被聘为筹备委员会委员，１９５６年中国科学院化学研究所成立，他被聘兼任研究员。１９５５年起他还受任中国科学院高分子委员会委员，在王葆仁主任委员的主持下，参加了有关高分子化学的各项规划工作。１９７７年他兼任中国科学院感光研究所研究员。１９７８年当选为中国化学会第二十届至第二十二届理事会理事兼高分子委员会副主任委员。１９８０年１１月当选为中国科学院化学学部委员，即院士。１９８３年以来受聘为中国石油化工总公司技术顾问。１９８４年任日本京都大学医用高分子与生物材料研究所客座教授，到日本讲学。１９８８年以来受聘为美国西雅图华盛顿大学生物工程中心客座教授，并进行国际合作研究。 　　冯新德现任中国化学会《高分子学报》和《Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ》（即英文版《中国高分子科学》）的主编，该刊的前身是１９５７年创刊的《高分子通讯》，他一直任该刊中英文副主编直至１９８６年。他还负责承担国家自然科学基金高分子化学方面的重大、重点项目，计有“七五”期间的“烯类双烯类聚合反应研究——机理、动力学及产物结构调节”和“八五”期间的“烯类聚合反应与产物精细化的研究”、“生物材料研究”。他共发表中英文论文２００余篇，并著有《高分子合成化学》一书，上册于１９８１年由科学出版社出版，下册尚未出版。冯新德为发展我国高分子科学事业和高分子化学教育事业做出了重大贡献，曾获国家级奖励６项。

钱保功——我国高分子研究新领域的开拓者[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/07/200707081258_57536_1634962_3.jpg[/img]钱保功，高分子化学和高分子物理学家，他为开创我国高分子科学研究新领域，开发中国自行研究的合成橡胶和辐射高分子材料，培养科技人才，付出了全部精力。他善于拓展具有发展前途的学科，提出高聚物固体反应的“点—链—片—体”模式，发表了一批具有影响的论著。钱保功，曾用名钱乐华，１９１６年３月１８日出生于江苏省江阴县。 　　１９３５年至１９４０年，钱保功先后在上海交通大学、武汉大学化学系学习，获理学学士学位。此后，分别任重庆动力油料厂研究生、助理工程师，重庆兴华油脂公司涪陵炼油厂工程师。１９４７年在美国纽约布鲁科林多科理工学院高分子研究生院学习，获化学硕士学位。１９４９年回国后，曾任上海化工厂、沈阳化工局研究室工程师。１９５１年任中国科学院长春应用化学研究所研究员，先后担任合成橡胶研究室、高分子辐射化学研究室、高分子物理研究室主任、研究员，１９６１年任该所副所长。１９８１年后历任中国科学院武汉分院副院长、院长，波谱与原子分子物理国家重点实验室顾问，兼湖北省化学研究所所长、名誉所长，上海交通大学、武汉大学、吉林大学、深圳大学等校兼职教授，国务院学位委员会首批批准的博士生导师，美国《应用高聚物》杂志编辑顾问，《高分子学报》副主编，《中国科学》《科学通报》《应用化学》《高分子材料与工程》等杂志的编委。钱保功是第三届至第五届全国人民代表大会代表、第三届至第七届全国政治协商会议委员，１９８０年加入中国共产党，同年１１月当选为中国科学院化学部学部委员。 　　钱保功早在读书时期就受党的教育参加学生进步活动，“七七”事变后进一步投身革命，北上延安于抗日军政大学学习。在美国留学期间，他积极参加我地下党组织的进步学生组织及其活动。中华人民共和国成立前夕，为了动员部分留美学生回国参加祖国建设，他作为发起人之一组织了进步学生团体“留美中国学生科协”、“新文化学会”，并积极传递进步刊物《中国留美学生通讯》，为其编辑稿件，募集经费等，做了大量工作。 　　１９４０年，钱保功开始从事科学技术工作时，正值抗日战争的相持阶段，大后方缺乏石油资源，他从事以植物油为原料热裂解制备汽油、煤油、柴油等动力油料的试验，负责中共地下党经营的工厂土法炼油技术的改造，采用分馏法提高油品质量，在同行中居领先地位。１９４７年钱保功赴美留学，当时高分子学科正属初创时期，他作为高分子学科的奠基人之一Ｈ．马克（Ｍａｒｋ）教授创建的第一个高分子研究所的中国研究生，在弹性高分子的动力学研究上有独到见解，获得导师的好评并被列为研究方向。１９４９年正当国民党政府溃败前夕，他谢绝了导师的热情挽留，抱着报效祖国的赤子之心，登上了第一艘载有回国留学生的轮船，几经周折回到中华人民共和国的怀抱。从此，钱保功投身于创建我国高分子学科研究的洪流之中。 　　钱保功从１９５０年开始，着手开始合成橡胶的研究，１９５１年，他带着丁苯橡胶实验室研究成果来到了长春，参与并组织了中国科学院长春应用化学研究所合成橡胶的研究课题。当时，我国天然橡胶资源十分缺乏，各类橡胶完全依靠进口，作为高分子三大材料的合成橡胶，无论是科学研究还是工业生产，在国内属于空白领域。钱保功带领高分子合成室的科技人员，在国内率先开展一步法酒精制备丁二烯及乙苯脱氢制备苯乙烯的研究，丁苯橡胶小试成功。随后，又在长春应用化学研究所的中间工厂进行了扩试，奠定了国内合成橡胶研究的基础。在第一个五年计划期间，苏联帮助我国在兰州兴建丁苯橡胶厂，由酒精一步法试制丁二烯的催化剂全部由苏联进口，并作为绝密技术对我国封锁。中苏关系恶化时，苏方不仅从兰州撤走专家，收回图纸资料，而且连催化剂屑粒也未剩留。在这关键时刻，长春应用化学研究所和工厂合作，自力更生，攻克了催化剂这一难关，并将该厂依靠苏联专家生产的质量较差的“硬丁苯”加以改进，用新的聚合体系制造出性能良好的“软丁苯”。 　　６０年代，钱保功在长春应用化学研究所组织领导了顺丁橡胶的研究，经过１００种催化聚合配方的筛选（包括聚合条件、结构和性能测定及加工工艺条件的选择等多学科联合攻关），在小试的基础上，推出了镍催化体系，合成橡胶的性能达到国际先进水平。１９６６年长春应用化学研究所与石油部锦州炼油厂合作开展中试，从２５０立升单釜聚合直到建成年产千吨的连续聚合装置，在中试中解决了一系列科技问题。最为突出的挂胶问题，经与兰州化工研究院合作终于得到解决。１９６９年，化工部在锦州召开第一座年产万吨级顺丁橡胶厂的设计审查会议，随后经化工部第一设计院等单位设计及施工，陆续在北京燕山石化总公司和其他各地建成了６个年产万吨级的顺丁橡胶厂，从而开创了我国第一个自行研究、设计和生产的通用合成橡胶品种。这项成就不仅满足了国内大品种合成橡胶的急需，而且部分产品出口。长春应用化学研究所与上述单位合作开发的镍系顺丁橡胶聚合新技术，与兰州化学物理研究所丁烷脱氢制备丁二烯新技术相互配套，获得国家科技进步奖特等奖。

文/肖婉艳（华测检测） 以高分子化合物为主、添加各种添加剂而构成的材料叫高分子材料，高分子材料为混合物。高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、涂料、胶黏剂等一系列产品，在人们的生产和生活中无处不在。随着人们对高分子材料研究的不断深入，高分子材料将在未来发挥更大的作用。 高分子材料通常由主体树脂和添加剂组成，纯树脂的用途是非常受限的，经过改性才能扩大高分子材料的应用。高分子材料的改性就是设法改变原有的高分子材料的化学组成和结构，改善和提高其性能，从而实现高分子材料从单项性能优良向多项性能及综合性能良好发展。通常来讲，主体树脂决定高分子材料的基本性能，通过添加不同的添加剂改善高分子材料耐老化、阻燃、耐磨、增强等性能。由此可见，了解高分子材料的成分组成是高分子材料的性能研究及改进的基础。 目前，高分子材料已遍及航空航天到家用电器的各个领域，高分子材料的复合化发挥了不同材料的优点，克服了单一材料的缺点和不足，提高经济效益，使高分子材料的应用更为广泛。由于高分子材料本身的特性，为了确保产品的耐久性与高品质，高分子材料成分分析成为生产、研发、品质控制过程中常见的需求。成分分析可以了解未知物质成分，改善产品的性能，为配方分析和产品失效分析提供依据。 高分子材料成分分析是将原料或制品通过多种技术分离，利用高科技分析仪器进行表征，技术人员对检测结果进行逆向推导，最终完成对待检样品未知成分定性、定量分析的过程。由此可见，高分材料成分分析是一种综合分析的技术手段，目前行业内没有统一的关于高分子材料成分分析的标准。 高分子材料成分分析是在以下几个方面建立起来的：一是较为先进的检测设备，这些设备包括FTIR、TGA、DSC、HPLC、核磁、元素分析仪等，每种仪器能实现的目的不一样，熟悉各种仪器的能力范围及局限性是高分子材料成分分析的基础；二是针对性的分离手段，高分子材料通常是由各种化合物共混而成的复合材料，借助萃取、灰化等分离手段可以实现不同组分之间的分离，使得成分分析更加全面细致；三是具有丰富行业知识和理论知识的技术人员，高分子材料成分分析不仅要求技术人员熟悉相关仪器分析和分离手段，同时要求熟悉材料的常见配方及生产工艺。 虽然高分子材料成分分析没有统一的标准，但是经过多年的研究总结，高分子材料成分分析的基本流程如图1所示。高分子材料成分分析首先需要了解样品的基本信息(外观、气味、元素、主材质等)，根据以上基本信息制定分离方法和仪器分析手段，最后综合分析所有分离结果和仪器分析结果得到样品的成分列表。下面介绍一些常见的分析仪器和分离手段，可供相关领域人士参考。[img=,608,649]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708111418_01_3051334_3.jpg[/img][align=center]图 1[/align][b]1．红外光谱法(FTIR)[/b]红外光谱是借助红外吸收带的波长位置与吸收带的强度和形状来表征分子结构，主要用于鉴定未知物的结构或用于化学基团及化合物的定性鉴定。又因红外吸收带的吸收强度与分子组成或其化学基团的含量有关，故也可用来进行定量分析和化合物纯度鉴定。目前红外检测主要还是用于定性分析，通常将试样的谱图与标准物的谱图或文献上的谱图进行对照，也可采用计算机谱库检索，通过相似度来识别。[b]2．[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]-质谱联用法(GC-MS)[/b]GC-MS主要用于高分子材料中助剂的分离、定性及定量。一般是将高分子材料中的助剂与树脂分离后，通过[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]柱将不同助剂进行分离，再与质谱中标准谱图对照进行定性，结合标准样品进行定量。[b]3．热重分析法(TGA)[/b]热重分析是在程序控温下，测量样品的重量随温度或时间的变化。高分子材料随着温度升高发生分解、氧化、挥发等，并伴随着质量的变化，通过记录质量与温度的关系结合其他仪器分析结果推断发生质量变化原因，对主要成分、添加剂、填料、炭黑等进行定量。[b]4．差式扫描量热法(DSC)[/b]DSC是程序控温条件下，直接测量样品在升温、降温或恒温过程中所吸收或释放出的能量。高分子材料随着温度升高发生物理变化并伴随着热流的变化，通过记录热流与温度的关系来检测发生的物理变化，如熔点、玻璃化转变温度等，实现对材料的定性。[b]5.元素分析法(XRF)[/b]X-射线激发高分子材料表面元素使其发生能带跃迁，后又回到基态发射荧光，通过检测发出的荧光对高分子材料中的部分元素进行定性及半定量，这种方法简单易操作，可用于高分子材料基本信息的确认。[b]6.灰化[/b]灰化是在高温条件下将有机物分解掉，得到不再分解的无机物。高分子材料通常会添加玻纤、二氧化钛、碳酸钙、滑石粉等无机物来改性，将高分子材料按照规定的条件(温度、时间)进行灼烧，可以将这些无机物分离出来，进一步实现这些化合物的定性定量。[b]7.萃取[/b]萃取是利用[url=http://baike.baidu.com/item/%E7%B3%BB%E7%BB%9F][color=windowtext]系统[/color][/url]中[url=http://baike.baidu.com/item/%E7%BB%84%E5%88%86][color=windowtext]组分[/color][/url]在[url=http://baike.baidu.com/item/%E6%BA%B6%E5%89%82][color=windowtext]溶剂[/color][/url]中不同的[url=http://baike.baidu.com/item/%E6%BA%B6%E8%A7%A3%E5%BA%A6][color=windowtext]溶解度[/color][/url]来[url=http://baike.baidu.com/item/%E5%88%86%E7%A6%BB][color=windowtext]分离[/color][/url][url=http://baike.baidu.com/item/%E6%B7%B7%E5%90%88%E7%89%A9][color=windowtext]混合物[/color][/url]的操作。萃取是高分子材料分离的常用手段，根据目的和萃取形式的差异，萃取通常有超声萃取、回流萃取、索氏萃取、溶解-沉淀等方法。超声萃取是利用超声波的能量将高分子材料中的抗氧剂、润滑剂、增塑剂等提取出来，是一种常见的萃取方法；回流萃取是通过高分子材料与沸腾的溶剂接触，缩短萃取时间，提高萃取效率；索氏萃取是利用溶剂回流和虹吸原理，使高分子材料每一次都能被纯的溶剂萃取，极大的提高萃取效率；溶解-沉淀是选择合适的溶剂将聚合物和有机助剂溶解，将有机物和无机物分离，将上层清液倒出，加入析出溶剂将聚合物析出，从而实现一步分离聚合物、无机助剂和有机助剂。 以上是高分子材料成分分析常见的仪器分析方法和分离方法，除此之外，还有很多设备和分离方法可以采用。具体分析时该运用什么样的方法，与待分析样品的成分体系、设备的配备情况及个人的目的息息相关。华测拥有大批世界顶级的仪器设备和技术资源，可以为客户解决生产、流通和使用过程中遇到的技术问题。