纖維結(jié)晶度測量

1、纖維結(jié)晶度測量目前測試材料結(jié)晶度的方法主要有四種：目前測試材料結(jié)晶度的方法主要有四種：1）差示掃描量熱法(DSC)；2）廣角X衍射法( WAXD)；3）密度法；4）紅外光譜法(IR)。1）差示掃描量熱法）差示掃描量熱法(DSC)差示掃描量熱法(DSC)是在程序控制溫度下，測量輸給物質(zhì)和參比物的功率差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。結(jié)晶聚合物熔融時(shí)會(huì)放熱，DSC測定其結(jié)晶熔融時(shí)，得到的熔融峰曲線和基線所包圍的面積，可直接換算成熱量。此熱量是聚合物中結(jié)晶部分的熔融熱 。聚合物熔融熱與其結(jié)晶度成正比,結(jié)晶度越高，熔融熱越大。 DSC的前身是差熱分析的前身是差熱分析DTA記錄的是溫差信號記錄的是溫差信號峰面積沒

2、有熱焓意義峰面積沒有熱焓意義DSC 信號信號根據(jù)根據(jù) DIN 定義的吸熱與放熱峰定義的吸熱與放熱峰DSC 曲線示例曲線示例-50050100150200250300溫度 /-0.10.00.10.20.30.40.50.60.7DSC /(mW/mg) 樣品稱重：17.45mg 升溫速率：10k/min 氣氛：N2 坩堝：Al 加蓋扎孔 PET 起始點(diǎn): 中點(diǎn): 比熱變化*: 75 .1 76 .0 0 .455 J/(g*K) 面積: 峰值: 起始點(diǎn): -34 .03 J/g 149 .2 137 .6 面積: 峰值: 起始點(diǎn): 44 .3 J/g 259 .9 242 .8 結(jié)晶度: 7

3、.34 % 放熱結(jié)晶度計(jì)算結(jié)晶度計(jì)算結(jié)晶度計(jì)算結(jié)晶度計(jì)算結(jié)晶度計(jì)算結(jié)晶度計(jì)算結(jié)晶度計(jì)算結(jié)晶度計(jì)算2）廣角）廣角X衍射法衍射法( WAXD)樣品是由兩個(gè)明顯不同的相構(gòu)成 ,由于晶區(qū)的電子密度大于非晶區(qū) ,相應(yīng)地產(chǎn)生晶區(qū)衍射峰和非晶區(qū)彌散峰 ,通過分峰處理后 ,計(jì)算晶區(qū)衍射峰的強(qiáng)度占所有峰總強(qiáng)度的份數(shù)即為試樣的結(jié)晶度，有時(shí)為了簡化 ,也可直接用各峰的面積進(jìn)行結(jié)晶度計(jì)算而不需對其進(jìn)行校正。樣品是由兩個(gè)明顯不同的相構(gòu)成 ,由于晶區(qū)的電子密度大于非晶區(qū) ,相應(yīng)地產(chǎn)生晶區(qū)衍射峰和非晶區(qū)彌散峰 ,通過分峰處理后 ,計(jì)算晶區(qū)衍射峰的強(qiáng)度占所有峰總強(qiáng)度的份數(shù)即為試樣的結(jié)晶度，有時(shí)為了簡化 ,也可直接用各峰的面積

4、進(jìn)行結(jié)晶度計(jì)算而不需對其進(jìn)行校正。樣品是由兩個(gè)明顯不同的相構(gòu)成 ,由于晶區(qū)的電子密度大于非晶區(qū) ,相應(yīng)地產(chǎn)生晶區(qū)衍射峰和非晶區(qū)彌散峰 ,通過分峰處理后 ,計(jì)算晶區(qū)衍射峰的強(qiáng)度占所有峰總強(qiáng)度的份數(shù)即為試樣的結(jié)晶度，有時(shí)為了簡化 ,也可直接用各峰的面積進(jìn)行結(jié)晶度計(jì)算而不需對其進(jìn)行校正。原理：原理：樣品是由兩個(gè)明顯不同的相構(gòu)成 ，由于晶區(qū)的電子密度大于非晶區(qū) ，相應(yīng)地產(chǎn)生晶區(qū)衍射峰和非晶區(qū)彌散峰 ，通過分峰處理后 ，計(jì)算晶區(qū)衍射峰的強(qiáng)度占所有峰總強(qiáng)度的份數(shù)即為試樣的結(jié)晶度，有時(shí)為了簡化 ，也可直接用各峰的面積進(jìn)行結(jié)晶度計(jì)算而不需對其進(jìn)行校正。測試方法測試方法 采用圖解分峰進(jìn)行結(jié)晶度計(jì)算。計(jì)算公式如下

5、: 式中,Xcw為 X射線衍射法測定的；Ic 為結(jié)晶衍射峰強(qiáng)度;Ia 為非結(jié)晶彌散峰強(qiáng)度。 實(shí)驗(yàn)采用波長與聚合物晶格尺寸相近的靶,再進(jìn)行計(jì)算機(jī)分峰的數(shù)據(jù)處理，衍射數(shù)據(jù)經(jīng)過空氣散射校正,極化因子校正,使用歸一化因子歸一化為電子單位,然后進(jìn)行康普頂校正,數(shù)據(jù)校正工作由計(jì)算機(jī)處理。將校正后的衍射數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分峰處理,計(jì)算機(jī)自動(dòng)打印出分峰的結(jié)果,即給出結(jié)晶度等值。 3）密度法）密度法 密度法測定高聚物結(jié)晶度的依據(jù)是:高分子鏈在晶區(qū)中呈有序密堆砌 ,因而其密度高于無序非晶區(qū)的密度 ,并假設(shè)試樣的結(jié)晶度可按兩相密度的線性加和求得。用該方法測定的結(jié)晶度( Xcg )可根據(jù)下式計(jì)算: 式中d, dc和da分別為試樣、完全晶態(tài)及完全非晶態(tài)的密度。紅外光譜法紅外光譜法(IR) 原理原理：高聚物結(jié)晶時(shí),會(huì)出現(xiàn)非晶態(tài)高聚物所沒有的新的紅外吸收譜帶-“晶帶”,其強(qiáng)度隨高聚物結(jié)晶度的增加而增加,也會(huì)出現(xiàn)高聚物非晶態(tài)部分所特有的紅外吸收譜帶-“非晶帶”,其強(qiáng)度隨高聚物結(jié)晶度增加而減弱. 可見,測定晶帶和非晶帶的相對強(qiáng)度,便可以 確定其結(jié)晶度。測試測試方法方法 由紅外光譜法測得結(jié)晶度,通常表達(dá)式如下