高分子材料鑑別技術（簡體書）

《高分子材料鑒別技術》主要作為廣大從事高分子材料及新材料相關領域的材料科學與工程專業科研人員、技術人員使用和參考的工具書，也可供日常工作中經常接觸各類高分子材料的工程技術人員使用和參考。

近幾十年來，高分子科學和高分子材料工業的發展極為迅速，高分子材料的應用領域越來越廣泛，從普通的日常生活用品到尖端的高科技產品都離不開高分子材料，高分子材料已經成為國民經濟基礎產業不可或缺的重要保證。
中國已是世界高分子材料的生產大國，主要表現在以下方面：目前中國是世界塑膠生產、消費和進口大國，2011年中國塑膠樹脂消費量已突破4000萬噸，塑膠製品量達到6000萬噸；我國化學纖維產量多年來穩居世界第一，在再生聚酯纖維材料生產方面也成為世界第一的生產大國；中國橡膠消費量連續8年位居世界首位，主要橡膠產品產量在世界名列前茅； 2009年，中國塗料總產量達755萬噸，首次躍居世界第一，成為全球塗料生產量最大的國家；2010年，中國膠黏劑產量增長到約500萬噸，以中國市場為首的亞太地區市場已經成為世界上膠黏劑產量增長最快的市場。此外，中國在高分子材料再生、利用方面也正日益成為世界首屈一指的大國。
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，能適應各種不同用途對材料的需求。然而，高分子材料品種和性能的多樣性對使用環境有很強的選擇性，它一方面給實際應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、恰當地鑒別和使用高分子材料，充分發揮其固有的優異性能，避免其性能上的某些缺陷，正在日益成為人們所關注和感興趣的重要課題。
目前國內外高分子材料新品種大量湧現，特別是新型復合材料和多組分高分子材料蓬勃發展，使有關高分子材料鑒別的技術與方法不斷更新。因此，本書編著者從高分子材料鑒別技術出發，按五大合成材料（塑膠、纖維、橡膠、塗料、膠黏劑）分別進行了嘗試和創新並編寫了《高分子材料鑒別技術》一書。本書除了敘述傳統高分子材料的鑒別方法和技術之外，還增加了新型高分子材料的鑒別和一些對高分子材料鑒定結果可能會產生影響的無機材料、金屬材料的鑒別技術，使其內容更加豐富和實用，以滿足讀者的實際需求。本書除了簡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、選用和使用及相關理論知識，編寫內容著重於高分子材料鑒別實用方面的知識和基本技能的培養。
本書由燕山大學李青山博士、齊齊哈爾大學楊秀英教授、青海大學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，鄭州紡織工學院呂英智、大連輕工業學院王淮和孫莉莉、營口市科協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、東華大學顧曉華博士、燕山大學洪偉博士、趙舟碩士提供和描繪。全書由王慶瑞 、楊慶祥、邢廣忠統稿和審核。
本書涉及面廣，限於編者水準和時間，疏漏之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。
編著者
2012年1月

第1章緒論1
1.1概述1
1.2材料的類別、種類、牌號及其劃分方式4
1.3需要進行材料鑒別的情況及其要求5
1.4材料鑒別的依據6
1.5高分子材料鑒別的基本方式及其鑒別方法概述7
1.6材料鑒別的安全問題8

第2章高分子材料的基本物理和化學性質9
2.1常用高分子材料9
2.2常用膠體材料10
2.3液晶材料10
2.4氣凝膠10

第3章高分子材料的鑒別方法11

第4章高分子材料的性質及其指標檢測13
4.1高分子材料的物理性質及其指標檢測方法13
4.1.1高分子材料的色澤及其產生原因、影響因素和認定方法13
4.1.2材料的光學特性及其影響因素和檢測方法13
4.1.3材料的聲學特性及其影響因素和檢測方法15
4.1.4材料的味覺特性及其分辨方法15
4.1.5材料的揮發性及其檢測方法15
4.1.6材料的化學成分分析方法20
4.1.7材料的組織及其分析方法25
4.1.8材料的熱學性能及其檢測方法26
4.1.9材料的電學性質及其檢測方法30
4.1.10材料的放射性及其檢測方法30
4.1.11材料的相變及相變點檢測方法31
4.2材料的化學性質及其指標檢測31
4.2.1材料的可燃性及其檢測方法31
4.2.2材料的物理化學性質及其指標檢測32

第5章高分子材料鑒別的主要儀器37
5.1紅外光譜鑒別表徵37
5.1.1操作與鑒定38
5.1.2混合高分子材料的定量分析39
5.2顯微鏡法、電鏡法鑒別纖維材料39
5.2.1纖維材料切片39
5.2.2鑒別實驗步驟41
5.2.3各種纖維材料橫截面和縱面的特徵41
5.3元素分析42
5.3.1凱氏定氮42
5.3.2X射線熒光光譜44
5.3.3元素分析儀44
5.4色譜與黏度的測定45
5.4.1纖維素纖維材料45
5.4.2聚酯纖維材料47
5.4.3聚醯胺纖維材料48
5.5力學性能的測定53
5.6形貌、結構和成分的綜合鑒別分析研究54

第6章高分子材料鑒別程式及其方法56
6.1高分子材料鑒別前的預處理56
6.2各類別材料的種類及牌號鑒別56
6.2.1鑒別方法56
6.2.2高分子材料鑒別程式56
6.3纖維、織物的鑒別56
6.3.1感官法56
6.3.2密度梯度法60
6.3.3懸浮法62
6.3.4熔點法63
6.3.5顯微鏡法63
6.3.6燃燒法64
6.3.7溶解法67
6.3.8熱解法68
6.3.9顯色法68
6.3.10元素法72
6.4纖維的儀器法鑒別73
6.4.1紅外光譜法73
6.4.2熱分析法75
6.5纖維的系統法鑒別77
6.5.1纖維素纖維的系統法鑒別77
6.5.2蛋白質纖維的系統法鑒別78
6.5.3合成纖維的系統法鑒別79
6.5.4人造纖維的系統法鑒別80
6.5.5紡織纖維的系統法鑒別81
6.6塑膠的鑒別81
6.6.1感官法82
6.6.2密度法85
6.6.3熔點法86
6.6.4燃燒法86
6.6.5溶解法88
6.6.6熱解法91
6.6.7顯色法92
6.6.8元素法93
6.6.9紅外光譜法93
6.6.10熱分析法94
6.6.11薄膜法97
6.6.12系統法98
6.7橡膠的鑒別105
6.7.1物理法105
6.7.2化學法108
6.7.3儀器法112

第7章高分子材料鑒別前的預處理116
7.1纖維鑒別前的預處理116
7.2塑膠鑒別前的預處理117
7.3橡膠鑒別前的預處理119
7.4塗料鑒別前的預處理119
第8章材料的各種基本鑒別方法120
8.1材料的感官鑒別法120
8.2材料的儀器鑒別方法121
8.2.1根據材料物理性能鑒別材料類別及種類121
8.2.2根據材料的化學性能以鑒別材料類別及種類122
8.2.3根據材料的化學成分鑒別材料類別、種類、牌號及質量123
8.2.4觀察、分析材料的靜態組織狀態以鑒別高分子材料125
8.2.5觀察、分析材料的動態組織變化以鑒別材料125

第9章各種高分子材料的鑒別127
9.1纖維的鑒別方法127
9.2塑膠的鑒別方法127
9.2.1密度法127
9.2.2顯色反應法127
9.2.3加熱法128
9.2.4燃燒法128
9.2.5溶劑處理法128
9.3橡膠、彈性體材料的鑒別方法133
9.3.1橡膠的著色鑒別133
9.3.2橡膠彈性材料的密度133
9.4各種常用高分子材料的鑒別方法134
9.4.1聚烯烴高分子材料134
9.4.2聚酯高分子材料135
9.4.3聚醯胺高分子材料136
9.4.4聚丙烯腈高分子材料137
9.4.5聚乙烯醇縮乙醛高分子材料138
9.4.6聚氯乙烯高分子材料139
9.5復合材料的鑒別方法139
9.5.1PU革和PVC革的主要區別140
9.5.2如何鑒別不同種類的皮革140
9.5.3牛皮革的幾種鑒別方法141
9.6紡織材料的鑒別方法142
9.7天然復合材料的鑒別方法149
9.7.1Tencel纖維149
9.7.2Modal纖維149
9.7.3大豆蛋白纖維149
9.7.4竹纖維150
9.7.5黏膠基甲殼素纖維150
9.8常用膠體材料的鑒別方法150
9.8.1彈性體熱分解法在分析中的應用（膠種鑒定）150
9.8.2橡膠配合劑的分離方法152
9.8.3硫化劑的分離和分析154
9.8.4硫化物橡膠中無機物的分析172
9.8.5無機元素的測定175
9.8.6橡膠中樹脂的分離和鑒別177
9.8.7化學反應顯色法178
9.8.8薄層色譜法180
9.9常用木材與板材的鑒別方法181
9.9.1環保板材181
9.9.2多功能新木材一族183
9.10常用塗料的鑒別方法185
9.10.1塗料的鑒別185
9.10.2環保、健康塗料的鑒別186
9.10.3塗料的系統鑒別187
9.10.4環氧膠的化學鑒別188
9.11液晶材料的鑒別方法188
9.12氣凝膠的鑒別方法190

附錄192
附錄1常用紡織高分子材料溶解性能表192
附錄2高分子材料對溶劑的選擇性溶解表194
附錄3高分子材料的溶劑與非溶劑（沉澱劑）表195
附錄4溶劑處理鑒別法196
附錄5按含雜原子分類的高分子材料及樹脂197
附錄6幾種樹脂的點滴顯色試驗198
附錄7各種纖維高分子材料橫截面和縱截面的特徵199
附錄8各種纖維高分子材料橫截面和縱截面的形態顯微照片200
附錄9常見塑膠、樹脂的簡稱及中英文對照表205
附錄10常見紡織纖維別名及中英文名稱對照表209
附錄11常見橡膠中文名稱及英文縮寫對照表211

參考文獻214

紅外分光光度計及其附件與試劑：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，可根據高分子試樣的性質選用適當的方法。紅外光譜試樣可採用壓片法、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，它是把樣品粉碎後分散到對紅外光透明的固體介質（溴化鉀）中，加壓製成薄片，放入樣品架中，使紅外光透過樣品，並對透過光進行分析的方法。在實踐中發現用漫反射法制樣更適合對紡織纖維進行檢測。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生漫反射，通過接受漫反射的信號形成光譜也可研究其吸光規律。與壓片法相比，由於漫反射法不必破壞織物，而且測定結果不受試樣厚度的影響，效果更好，因此在分析纖維時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，最常用的是溴化鉀，使用分析純溴化鉀能壓出相當透明的錠片。
溴化鉀在使用前要充分磨細，顆粒為2μm左右比較合適。研細的溴化鉀極易吸潮，必須在烘箱中於110～150℃充分烘乾（約需48h），最好放在高溫爐裏在200℃烘數小時，並放於乾燥器中。壓片前的操作最好在下燥箱內進行。將約2mm高分子剪碎，並於瑪瑙研缽中磨細到2μm左右，加入100～200mg乾燥的溴化鉀繼續研磨，直至兩者混合均勻。在壓模上壓成錠片後，即可進行紅外光譜測定。該法的缺點是由於堿金屬鹵化物的吸濕性，常使2～3μm區和6μm區受到幹擾。
（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中進行測定。所選用的液體介質應要求不易揮發，且在2～15μm區域盡可能無吸收峰。最常用的液體介質是液體石蠟油，它在波數為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。
因為高分子較難研磨，所以將高分子試樣剪成約0.5～2μm以後，最好放入兩片粗糙的瑪瑙片之間進行研磨。先研磨少量高分子試樣，再不時加入試樣和液體石蠟油繼續研磨，直至呈漿糊狀。然後移至鹽片上，壓上另一片鹽片，使呈均勻薄層即可進行測定。