實(shí)驗(yàn)1、材料的熱失重分析(TGA)實(shí)驗(yàn)2、聚合物的流變學(xué)性能測(cè)定-毛細(xì)管流變法實(shí)驗(yàn)3、聚合物熱轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定-差示掃描量熱（DSC）法實(shí)驗(yàn)4、材料的物相分析—X射線衍射法(XRD)實(shí)驗(yàn)5、甲基丙烯酸甲酯本體聚合及有機(jī)玻璃管的制備實(shí)驗(yàn)6、醋酸乙烯酯的溶液聚合實(shí)驗(yàn)7、苯乙烯懸浮聚合實(shí)驗(yàn)8、醋酸乙烯酯的乳液聚合實(shí)驗(yàn)9、金屬材料硬度試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)10、金相試樣的制備及顯微組織觀察實(shí)驗(yàn)11、納米二氧化鈦光催化劑的合成及表征實(shí)驗(yàn)12、原子力顯微鏡的工作原理及應(yīng)用II、實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)1、材料的熱失重分析(TGA)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解熱重分析實(shí)驗(yàn)原理、儀器結(jié)構(gòu)及基本特點(diǎn)；2、了解同步熱分析儀的應(yīng)用；3、選用五水硫酸銅為樣品，運(yùn)用同步熱分析儀對(duì)樣品進(jìn)行熱失重分析二、實(shí)驗(yàn)原理：熱重分析法（ThermogravimetryAnalysis，簡(jiǎn)稱TG或TGA）為使樣品處于一定的溫度程序（升／降／恒溫）控制下,觀察樣品的質(zhì)量隨溫度或時(shí)間的變化過(guò)程。廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、涂料、藥品、催化劑、無(wú)機(jī)材料、金屬材料與復(fù)合材料等各領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)、工藝優(yōu)化與質(zhì)量監(jiān)控。利用熱重分析法，可以測(cè)定材料在不同氣氛下的熱穩(wěn)定性與氧化穩(wěn)定性，可對(duì)分解、吸附、解吸附、氧化、還原等物化過(guò)程進(jìn)行分析（包括利用TG測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步作表觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究），可對(duì)物質(zhì)進(jìn)行成分的定量計(jì)算，測(cè)定水分、揮發(fā)成分及各種添加劑與填充劑的含量。熱重分析儀的基本原理示意如下：爐體（Furnace）為加熱體，在由微機(jī)控制的一定的溫度程序下運(yùn)作，爐內(nèi)可通以不同的動(dòng)態(tài)氣氛（如N2、Ar、He等保護(hù)性氣氛，O2、air等氧化性氣氛及其他特殊氣氛等），或在真空或靜態(tài)氣氛下進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試進(jìn)程中樣品支架下部連接的高精度天平隨時(shí)感知到樣品當(dāng)前的重量，并將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)畫(huà)出樣品重量對(duì)溫度／時(shí)間的曲線（TG曲線）。當(dāng)樣品發(fā)生重量變化（其原因包括分解、氧化、還原、吸附與解吸附等）時(shí)，會(huì)在TG曲線上體現(xiàn)為失重（或增重）臺(tái)階，由此可以得知該失／增重過(guò)程所發(fā)生的溫度區(qū)域，并定量計(jì)算失／增重比例。若對(duì)TG曲線進(jìn)行一次微分計(jì)算，得到熱重微分曲線（DTG曲線），可以進(jìn)一步得到重量變化速率等更多信息。三、實(shí)驗(yàn)儀器和材料實(shí)驗(yàn)儀器：STA8000，美國(guó)PE公司生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)材料：五水硫酸銅四、實(shí)驗(yàn)步驟：檢查氮?dú)怃撈績(jī)?nèi)剩余壓力是否大于2MPa，如果總壓力小于2MPa時(shí)建議更換新的氮?dú)怃撈恳苑乐箽堄鄽怏w中水分等雜質(zhì)氣體對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響；打開(kāi)氮?dú)怃撈靠倝毫﹂y，并調(diào)節(jié)減壓閥壓力小于等于2.0bar；打開(kāi)STA8000的制冷設(shè)備，如自來(lái)水或者水浴制冷機(jī)；打開(kāi)STA8000主機(jī)電源，等待20分鐘以便儀器穩(wěn)定；打開(kāi)電腦主機(jī)，雙擊打開(kāi)Pyris控制軟件進(jìn)入主控界面；設(shè)置STA樣品溫度至室溫，如25度（具體為：在GoToTemp按鈕下的輸入框內(nèi)鍵入目標(biāo)溫度值，然后單擊GoToTemp按鈕）；放入左右兩個(gè)空陶瓷樣品皿，點(diǎn)擊ZeroWeight按鈕扣除皮重；將樣品放入扣除皮重后的陶瓷樣品皿中，重新放入STA8000樣品支架左邊樣品端，點(diǎn)擊SampleWeight按鈕稱取樣品重量；在Pyris軟件的方法編輯窗口設(shè)置好測(cè)試方法；點(diǎn)擊開(kāi)始測(cè)試按鈕，并切換軟件界面至監(jiān)視窗口，等待實(shí)驗(yàn)結(jié)束；拷貝數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)；將陶瓷樣品皿從爐膛中取出并丟棄至指定位置（取樣品皿時(shí)請(qǐng)確認(rèn)樣品溫度已降至50度以下，陶瓷樣品統(tǒng)一回收并采用高溫灼燒方法清洗）；檢查STA8000爐膛的污染情況，如污染較為嚴(yán)重，適時(shí)灼燒爐體或做相應(yīng)清洗工作；關(guān)閉STA主控Pyris軟件；關(guān)閉STA主機(jī)電源；關(guān)閉STA制冷設(shè)備，如自來(lái)水或者水浴制冷機(jī)；關(guān)閉氮?dú)怃撈靠倝毫﹂y，減壓閥可保持常開(kāi)狀態(tài)（如果預(yù)見(jiàn)長(zhǎng)時(shí)間不用STA儀器，請(qǐng)同時(shí)關(guān)閉總壓力閥和減壓閥）；做好儀器使用登記工作，以備后續(xù)查閱。五、結(jié)果與分析測(cè)試完成后，記錄儀器繪制的曲線，處理數(shù)據(jù)，得出五水硫酸銅分幾步失水，每步失水溫度、失水量，并通過(guò)計(jì)算推斷出其分步失水過(guò)程。實(shí)驗(yàn)2、聚合物的流變學(xué)性能測(cè)定—毛細(xì)管流變法實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饩酆衔锪髯儗W(xué)行為及其重要性掌握使用毛細(xì)管流變儀測(cè)定聚合物流變特性的方法測(cè)定聚丙烯的表觀粘度與剪切速率的依賴關(guān)系實(shí)驗(yàn)原理對(duì)聚合物流變學(xué)性能進(jìn)行研究，不僅可在原材料選擇、原料改性等方面獲得聚合物鏈結(jié)構(gòu)與分子參數(shù)等有用數(shù)據(jù)，為加工提供最佳的工藝條件，而且也可為塑料機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)提供數(shù)據(jù)。目前用來(lái)研究聚合物流變性能的儀器主要有三種：旋轉(zhuǎn)流變儀、轉(zhuǎn)矩流變儀和毛細(xì)管流變儀。其中，毛細(xì)管流變測(cè)定的剪切速率范圍較寬，有很廣泛的應(yīng)用范圍。毛細(xì)管流變儀的工作原理是，物料在電加熱的料桶里被加熱熔融，料桶的下部安裝有一定規(guī)格的毛細(xì)管口模（有不同直徑0.25～2mm和不同長(zhǎng)度的0.25～40mm），溫度穩(wěn)定后，料桶上部的料桿在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的帶動(dòng)下以一定的速度或以一定規(guī)律變化的速度把物料從毛細(xì)管口模種擠出來(lái)。在擠出的過(guò)程中，可以測(cè)量出毛細(xì)管口模入口出的壓力，在結(jié)合已知的速度參數(shù)、口模和料桶參數(shù)、以及流變學(xué)模型，從而計(jì)算出在不同剪切速率下熔體的剪切粘度。圖1毛細(xì)管流變儀示意圖三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備:毛細(xì)管流變儀，德國(guó)馬爾文公司生產(chǎn)，RH2000型2、實(shí)驗(yàn)用材料:聚丙烯四、實(shí)驗(yàn)步驟開(kāi)機(jī)：打開(kāi)流變儀開(kāi)關(guān)至“On”位置，如儀器無(wú)反應(yīng)則檢查儀器背后電源開(kāi)關(guān)是否打開(kāi)，電源穩(wěn)壓器開(kāi)關(guān)及配電箱電源是否接通；按前面板向上鍵使壓料頭移動(dòng)到最頂端以初始化儀器。流變儀升溫：打開(kāi)Flowmaster軟件，“ManualControl”面板中設(shè)置溫度，預(yù)熱儀器；口模安裝：將口模托外側(cè)涂上銅膏，并分別安裝在左右料筒底部（做單料筒實(shí)驗(yàn)則只能裝在左側(cè)），稍微擰緊；將毛細(xì)管口模從料筒頂部放入，配合壓料桿及口模托桿，輕輕接著落在口模托上。軟件中壓力傳感器和口模選擇：根據(jù)使用情況，點(diǎn)擊軟件左側(cè)示意圖壓力傳感器和口模處，確認(rèn)或選擇合適壓力傳感器及口模（對(duì)于口模和壓力傳感器固定配置的毛細(xì)管流變儀，此步驟省略）。參數(shù)導(dǎo)入或設(shè)置：點(diǎn)擊“l(fā)oadtest”，將預(yù)設(shè)好的測(cè)試參數(shù)文件導(dǎo)入到軟件中；如需另外定義測(cè)試類型和參數(shù)，則點(diǎn)擊“newtest”選擇相應(yīng)類型，并點(diǎn)擊“definetest”定義測(cè)試口模、壓力傳感器、剪切速率范圍及取點(diǎn)數(shù)、測(cè)試溫度、預(yù)壓預(yù)熱條件、平衡條件、報(bào)警停機(jī)條件這些參數(shù)。壓力傳感器校零：待溫度穩(wěn)定在測(cè)試溫度±0.5℃時(shí)，“ManualControl”面板中壓力傳感器上點(diǎn)擊“80%”對(duì)壓力傳感器進(jìn)行校零。加裝物料：稱取定量物料（一般不少于100g，不多于500g），分兩組分批輪流依次加入左右料筒。（單料筒實(shí)驗(yàn)的只加在左側(cè)）手動(dòng)預(yù)壓：手動(dòng)控制柱塞下壓或者在軟件中輸入一定下壓速度，同時(shí)觀察左右壓力傳感器數(shù)值，當(dāng)數(shù)值明顯增大時(shí)，停止手動(dòng)，觀察左右料筒底部有無(wú)物料擠出，若均有物料擠出則停止下壓。如果下壓時(shí)，壓力傳感器過(guò)大（如超過(guò)量程10%以上），則應(yīng)減小下壓速度。該步驟主要目的在于將一部分物料擠出口模，從而將口模中殘留物料清理出來(lái)。測(cè)試過(guò)程：點(diǎn)擊“Runtest”，開(kāi)始測(cè)試，系統(tǒng)預(yù)壓預(yù)熱后將自動(dòng)進(jìn)入測(cè)試階段。數(shù)據(jù)保存和導(dǎo)出：點(diǎn)擊“Saveresults”保存數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“Analysis”進(jìn)入分析軟件，導(dǎo)出相應(yīng)數(shù)據(jù)清理：取下口模托，手動(dòng)或軟件控制，將殘留物料擠出后（注意口模直接脫落到硬質(zhì)地板或托盤上會(huì)受到損壞）將柱塞上升至頂端（上升速度一般不大于600mm/min，采用300mm/min為宜），將柱塞迅速取下，用紗布或銅刷將柱塞清理干凈；用布條（必要時(shí)用銅刷）將料筒壁清理干凈，結(jié)束：將所用工具和部件整理完畢，登記實(shí)驗(yàn)記錄，完成實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)繪制一定溫度下lgσ-lgγ流動(dòng)曲線六、注意事項(xiàng)1、料筒部分高溫，上下口模和活塞時(shí)帶防熱手套，小心操作，以免燙傷;2、使用壓力傳感器時(shí)要考慮到壓力傳感器適用范圍；以免過(guò)壓造成破壞;3、向下驅(qū)動(dòng)活塞時(shí)，活塞要放正，速度不能過(guò)快，以免活塞放偏造成料桶損壞；4、每次測(cè)量后要及時(shí)清理料桶，測(cè)量高溫料后用PE料沖洗后再清理；

5、壓力傳感器要趁熱用軟棉布擦擬，不能用硬物刷七、思考題1）為什么PE、PP等高聚物熔體隨著剪切速率增大，表觀粘度下降？2）測(cè)得流變曲線對(duì)高分子材料加工有何實(shí)際指導(dǎo)意義？實(shí)驗(yàn)3、聚合物熱轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定-差示掃描量熱（DSC）法1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解示差掃描量熱法（DSC）的工作原理及其在材料研究中的應(yīng)用。（2）初步學(xué)會(huì)使用DSC儀器測(cè)定材料的操作技術(shù)。（3）用DSC測(cè)定聚合物的熱轉(zhuǎn)變溫度。2.實(shí)驗(yàn)原理差示掃描量熱法（DSC，DifferentialScanningCalorimetry）是指在程序控溫下，測(cè)量輸入到被測(cè)樣品和參比物的能量差與溫度（或時(shí)間）關(guān)系的技術(shù)。對(duì)于不同類型的DSC，“差示”一詞有不同的含義，對(duì)于功率補(bǔ)償型，指的是功率差；對(duì)于熱流型，指的是溫度差；掃描是指程序溫度的升降。差示掃描量熱儀可以分為熱流型和功率補(bǔ)償型兩種基本類型，如下圖所示：圖1熱流型和功率補(bǔ)償型DSC示意圖功率補(bǔ)償型DSC有兩個(gè)獨(dú)立的爐體（量熱計(jì)），其基本設(shè)計(jì)思路是在始終保持樣品和參比相同溫度的前提條件下，測(cè)定輸入到樣品和參比兩端產(chǎn)生的能量差，并直接作為信號(hào)Q（熱量差）輸出。而熱流型DSC只有一個(gè)爐體（見(jiàn)上左圖），樣品和參比放在熱皿板的不同位置，其基本思想是在給予樣品和參比相同的輸入功率條件下，測(cè)定樣品和參比兩端的溫差T，然后根據(jù)熱流方程，將T（溫差換算成Q（熱量差）作為信號(hào)的輸出。DSC的基本應(yīng)用包括：熔點(diǎn)測(cè)定、結(jié)晶度測(cè)定、熱歷史研究、油和蠟的熱分析、原材料分析、固化轉(zhuǎn)變、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)量、氧化誘導(dǎo)時(shí)間測(cè)量、等溫結(jié)晶及等溫動(dòng)力學(xué)研究、比熱測(cè)量、純度測(cè)量等。典型的差示掃描量熱（DSC）曲線以熱流率（dH/dt）為縱坐標(biāo)、以時(shí)間（t）或溫度（T）為橫坐標(biāo)，即dH/dt－t（或T）曲線。曲線離開(kāi)基線的位移即代表樣品吸熱或放熱的速率（mJ·s-1），而曲線中峰或谷包圍的面積即代表熱量的變化。因而差示掃描量熱法可以直接測(cè)量樣品在發(fā)生物理或化學(xué)變化時(shí)的熱效應(yīng)。圖2聚合物DSC曲線示意圖圖2是典型的聚合物的DSC曲線模型。隨著溫度升高，試樣達(dá)到玻璃化溫度Tg時(shí)，試樣的熱容由于局部鏈節(jié)移動(dòng)而發(fā)生變化，一般為增大，所以相對(duì)于參比物而言，試樣要維持與參比物相同溫度就需要加大對(duì)試樣的加熱電流，又由于玻璃化轉(zhuǎn)變不是相變化，使曲線產(chǎn)生階梯狀的位移，溫度再行升高，如試樣發(fā)生結(jié)晶，則將釋放大量結(jié)晶熱而產(chǎn)生一個(gè)放熱峰，進(jìn)一步升溫，結(jié)晶熔化要吸收大量熱而出現(xiàn)吸熱峰。以結(jié)晶放熱峰和熔融吸熱峰的頂點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度作為Tc和Tm，而對(duì)兩峰積分所得的面積即為結(jié)晶熱焓ΔHc和熔融熱ΔHm。這些過(guò)程并不是每種試樣完全出現(xiàn)的，對(duì)某些試樣有時(shí)僅出現(xiàn)其中一個(gè)過(guò)程或幾個(gè)過(guò)程，如已經(jīng)結(jié)晶的聚合物就不存在結(jié)晶峰，而只出現(xiàn)結(jié)晶熔融峰，又如某些雜環(huán)化合物大分子主鏈剛性很強(qiáng)，局部鏈節(jié)運(yùn)動(dòng)引起的熱容很小，DSC圖中就很難找到階梯狀的基線位移，另外各過(guò)程的出現(xiàn)與測(cè)定的條件也密切相關(guān)。3.實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料（1）聚合物（如PET，PP等）。（2）美國(guó)PE公司DSC8000型差示掃描量熱儀。（3）高純氮?dú)狻③釄濉⒎治鎏炱剑?zhǔn)確至0.1mg）。4.實(shí)驗(yàn)步驟檢查氮?dú)怃撈績(jī)?nèi)剩余壓力是否大于2MPa，如果總壓力小于2MPa時(shí)建議更換新的氮?dú)怃撈恳苑乐箽堄鄽怏w中水分等雜質(zhì)氣體對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響；打開(kāi)氮?dú)怃撈靠倝毫﹂y，并調(diào)節(jié)減壓閥壓力小于等于2.0bar；打開(kāi)DSC8000主機(jī)電源；打開(kāi)DSC8000聯(lián)接的機(jī)械制冷設(shè)備，等待60分鐘以上并確認(rèn)機(jī)械制冷機(jī)液晶屏上顯示的溫度降低至恒定值；打開(kāi)電腦主機(jī)，雙擊打開(kāi)Pyris控制軟件進(jìn)入主控界面；設(shè)置DSC樣品溫度至室溫，如25度（具體為：在GoToTemp按鈕下的輸入框內(nèi)鍵入目標(biāo)溫度值，然后單擊GoToTemp按鈕）；稱量待測(cè)樣品重量，然后封裝于標(biāo)準(zhǔn)鋁制樣品皿中；將樣品皿和參比皿分別載入到DSC8000主機(jī)的樣品倉(cāng)位和參比倉(cāng)位（樣品在左，參比在右）；關(guān)閉爐蓋，并在Pyris軟件的方法編輯窗口設(shè)置好測(cè)試方法參數(shù)；點(diǎn)擊開(kāi)始測(cè)試按鈕，并切換軟件界面至監(jiān)視窗口，等待實(shí)驗(yàn)結(jié)束；拷貝數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù)；將樣品皿和參比皿從爐膛中取出并丟棄至指定位置；檢查DSC爐膛是否有污染或者樣品逸出的情況，如有污染情況，請(qǐng)適時(shí)灼燒爐體或者做相應(yīng)的清洗工作；關(guān)閉DSC主控Pyris軟件；關(guān)閉機(jī)械制冷設(shè)備；關(guān)閉DSC主機(jī)電源；關(guān)閉氮?dú)怃撈靠倝毫﹂y，減壓閥可保持常開(kāi)狀態(tài)（如果預(yù)見(jiàn)長(zhǎng)時(shí)間不用DSC儀器，請(qǐng)同時(shí)關(guān)閉總壓力閥和減壓閥）；做好儀器使用登記工作，以備后續(xù)查閱。5.問(wèn)題與討論（1）功率補(bǔ)償型DSC的基本工作原理是什么？在聚合物研究中主要有哪些應(yīng)用？（2）分析處理DSC曲線時(shí)，Tg、Tc和Tm怎么確定的？（3）對(duì)于高分子材料的玻璃化測(cè)試，為什么要進(jìn)行第二次升溫？實(shí)驗(yàn)4、材料的物相分析—X射線衍射法（XRD）1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解示X射線衍射法（XRD）的工作原理及其在材料研究中的應(yīng)用。（2）初步學(xué)會(huì)使用XRD儀器測(cè)定進(jìn)行物相分析。2.實(shí)驗(yàn)原理1、衍射儀是進(jìn)行X射線分析的重要設(shè)備，主要由X射線發(fā)生器、測(cè)角儀、記錄儀和水冷卻系統(tǒng)組成。新型的衍射儀還帶有條件輸入和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。圖1給出了X射線衍射儀框圖。圖2.測(cè)角儀光路示意圖1、測(cè)角儀圓,2、試樣,3、濾波片,S光源,S1、S2梭拉狹縫,K發(fā)散狹縫,L防散射狹縫,F接收狹縫,C計(jì)數(shù)管。圖1.X射線衍射儀框圖2、X射線發(fā)生器主要由高壓控制系統(tǒng)和X光管組成，它是產(chǎn)生X射線的裝置，由X光管發(fā)射出的X射線包括連續(xù)X射線光譜和特征X射線光譜，連續(xù)X射線光譜主要用于判斷晶體的對(duì)稱性和進(jìn)行晶體定向的勞埃法，特征X射線用于進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)研究的旋轉(zhuǎn)單體法和進(jìn)行物相鑒定的粉末法。測(cè)角儀是衍射儀的重要部分，其光路圖如圖2。X射線源焦點(diǎn)與計(jì)數(shù)管窗口分別位于測(cè)角儀圓周上，樣品位于測(cè)角儀圓的正中心。在入射光路上有固定式梭拉狹縫和可調(diào)式發(fā)射狹縫，在反射光路上也有固定式梭拉狹縫和可調(diào)式防散射狹縫與接收狹縫。有的衍射儀還在計(jì)數(shù)管前裝有單色器。當(dāng)給X光管加以高壓，產(chǎn)生的X射線經(jīng)由發(fā)射狹縫射到樣品上時(shí)，晶體中與樣品表面平行的面網(wǎng)，在符合布拉格條件時(shí)即可產(chǎn)生衍射而被計(jì)數(shù)管接收。當(dāng)計(jì)數(shù)管在測(cè)角儀圓所在平面內(nèi)掃射時(shí)，樣品與計(jì)數(shù)管以1：2速度連動(dòng)。圖2.測(cè)角儀光路示意圖1、測(cè)角儀圓,2、試樣,3、濾波片,S光源,S1、S2梭拉狹縫,K發(fā)散狹縫,L防散射狹縫,F接收狹縫,C計(jì)數(shù)管。圖1.X射線衍射儀框圖3.實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料（1）實(shí)驗(yàn)材料：NaCl等（2）丹東通達(dá)公司TD3500型X射線衍射儀。（3）坩堝、樣品架等。4.實(shí)驗(yàn)步驟合上墻壁空氣開(kāi)關(guān)（包括主控與水冷開(kāi)關(guān)）。合上衍射儀主機(jī)后面的電源開(kāi)關(guān)，水泵開(kāi)關(guān)打到啟動(dòng)位置。領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)用的樣品，樣品若為細(xì)粉末，可直接制樣。樣品若為粗粒子或不規(guī)則塊狀，則需粉碎。用瑪瑙研缽將樣品磨細(xì)至300目。樣品若為有足夠大小平整表面的塊狀樣品，則可直接使用。使用標(biāo)準(zhǔn)的玻璃板制樣。將樣品均勻地灑入樣品板空框內(nèi)，比玻璃板略高，用玻璃片輕壓，使樣品足夠緊密以致正表面光滑平整，粘附在玻璃板上不會(huì)脫落。將壓制好的樣品插入測(cè)角儀上的樣品臺(tái)，樣品板正表面與樣品臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)面應(yīng)緊貼，使樣品正表面的中心通過(guò)測(cè)角儀轉(zhuǎn)軸,輕輕合緊防護(hù)罩拉門,此時(shí)Ready燈亮。合上計(jì)算機(jī)電源并啟動(dòng)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)。鼠標(biāo)左鍵雙擊[TD-3500X射線衍射儀操作系統(tǒng)]快捷菜單；鼠標(biāo)左鍵單擊對(duì)話框[數(shù)據(jù)采集]單元；此時(shí)衍射儀與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，監(jiān)視器右下角出現(xiàn)[自控單元已準(zhǔn)備好]字樣。在參數(shù)表內(nèi)設(shè)置相應(yīng)參數(shù)。鼠標(biāo)左鍵單擊[開(kāi)始采集]單元，此時(shí)衍射儀開(kāi)始自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集完畢光閘自動(dòng)關(guān)閉；鼠標(biāo)左鍵單擊[保存數(shù)據(jù)文件]單元，設(shè)置保存路徑并保存文件。在光閘關(guān)閉狀態(tài)下可換樣品，重復(fù)8、9項(xiàng)操作。全部采集工作完畢后，計(jì)算機(jī)回到數(shù)據(jù)采集對(duì)話框，鼠標(biāo)左鍵單擊[退出系統(tǒng)]單元，衍射儀自動(dòng)關(guān)閉高壓。實(shí)驗(yàn)完畢，將實(shí)驗(yàn)用的樣品板用水、無(wú)水酒精或丙酮擦洗，晾干，以備下次再用。按啟動(dòng)過(guò)程逆向操作，待水泵工作20分鐘-30分鐘后關(guān)閉衍射儀主機(jī)后面的電源開(kāi)關(guān)，再關(guān)閉水泵開(kāi)關(guān)，墻壁空氣開(kāi)關(guān)（包括主控與水冷開(kāi)關(guān)），正確關(guān)閉計(jì)算機(jī)、打印機(jī)5、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容每組制備一個(gè)試驗(yàn)樣品，選擇適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)參數(shù)獲得XRD圖譜一張。6、問(wèn)題與討論(1)X射線衍射儀由哪幾部分構(gòu)成？(2)用X射線衍射儀進(jìn)行測(cè)試，對(duì)樣品有哪些要求？附：1、樣品制備在衍射儀法中，樣品制作上的差異對(duì)衍射結(jié)果所產(chǎn)生的影響，要比照相法中大得多。因此，制備符合要求的樣品，是衍射儀實(shí)驗(yàn)技術(shù)中的重要的一環(huán)，通常制成平板狀樣品。衍射儀均附有表面平整光滑的玻璃或鋁質(zhì)的樣品板，板上開(kāi)有窗孔或不穿透的凹槽，樣品放入其中進(jìn)行測(cè)定。1).粉末樣品的制備(1)將被測(cè)試樣在瑪瑙研缽中研成5μm左右的細(xì)粉；(2)將適量研磨好的細(xì)粉填入凹槽，并用平整光滑的玻璃板將其壓緊；(3)將槽外或高出樣品板面多余粉末刮去，重新將樣品壓平，使樣品表面與樣品板面一樣平齊光滑。2).特殊樣品的制備對(duì)于金屬、陶瓷、玻璃等一些不易研成粉末的樣品，可先將其鋸成窗孔大小，磨平一面，再用橡皮泥或石蠟將其固定在窗孔內(nèi)。對(duì)于片狀、纖維狀或薄膜樣品也可取窗孔大小直接嵌固在窗孔內(nèi)。但固定在窗孔內(nèi)的樣品其平整表面必須與樣品板平齊，并對(duì)著入射X射線。2、NaCl測(cè)試樣圖實(shí)驗(yàn)5、甲基丙烯酸甲酯本體聚合及有機(jī)玻璃管的制備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饧谆┧峒柞サ淖杂苫酆显恚莆毡倔w聚合的方法；熟悉有機(jī)玻璃的制備及成型方法。二、基本原理本體聚合是烯類單體在沒(méi)有介質(zhì)的情況下，單體本身在引發(fā)劑或催化劑等作用下進(jìn)行的聚合，而自由基聚合可以通過(guò)本體聚合實(shí)現(xiàn)。本體聚合的特點(diǎn)是產(chǎn)物純凈，尤其可以得到透明制品，所需設(shè)備簡(jiǎn)單。甲基丙烯酸甲酯（MMA）通過(guò)本體聚合方法可以制得有機(jī)玻璃。聚甲基丙烯酸甲酯由于有龐大的側(cè)基存在，為無(wú)定形固體，其最突出的性能具有高度的透明性，其比重小，故制品比同體積無(wú)機(jī)玻璃制品輕巧得多。同時(shí)又具有一定的耐沖擊強(qiáng)度與良好的低溫性能，是航空工業(yè)與光學(xué)儀器制造工業(yè)的重要原料。聚甲基丙烯酸甲酯表面光滑，在一定的彎曲限度內(nèi)，光線可在其內(nèi)部傳導(dǎo)而不逸出，故外科手術(shù)中利用它把光線輸送到口腔喉部作照明。聚甲基丙烯酸甲酯的電性能優(yōu)良，是很好的絕緣材料。甲基丙烯酸甲酯在過(guò)氧化苯甲酰引發(fā)劑存在下進(jìn)行如下聚合反應(yīng)：由于甲基丙烯酸甲酯單體比重只有0.94g/cm3，而聚合物比重為1.17g/cm3，故有較大的體積收縮。三、儀器和試劑主要儀器設(shè)備：試管四頸瓶冷凝管恒溫水浴攪拌器四、實(shí)驗(yàn)步驟稱取16ml甲基丙烯酸甲酯，并用玻璃紙準(zhǔn)確稱取0.3g（占單體量0.2%）的過(guò)氧化苯甲酰，混合放進(jìn)錐形瓶中，裝上回流冷凝管，以水浴加熱保持85～90℃。注意引發(fā)劑是否全部分解完全，觀察現(xiàn)象，看有無(wú)氣泡產(chǎn)生。經(jīng)15～20min后，體系稍有粘稠狀時(shí)，換冷水浴冷卻到40℃左右。將反應(yīng)物倒入預(yù)先洗凈烘干的小試管中，密封試管口，移入40～50℃烘箱中放置2～3天。到固化階段后，再在115℃士5℃處理1h，使聚合達(dá)到完全，冷卻后脫模。五、注意事項(xiàng)MMA在本體聚合中的突出特點(diǎn)是有“凝膠效應(yīng)”，即在聚合過(guò)程中，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到10％～20％時(shí)，聚合速率突然加快，物料的粘度驟然上升，以致發(fā)生局部過(guò)熱現(xiàn)象。其原因是由于隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，物料的粘度增大，活性增長(zhǎng)鏈移動(dòng)困難，致使其相互碰撞而產(chǎn)生的鏈終止下降；相反，單體分子擴(kuò)散作用不受影響，因此活性鏈與單體分子結(jié)合進(jìn)行鏈增長(zhǎng)的速率不變，總的結(jié)果是聚合總速率增加，以致發(fā)生爆發(fā)性聚合，即“爆聚”現(xiàn)象。六、討論與思考1．MMA的本體聚合“凝膠效應(yīng)”的產(chǎn)生原因？有何特點(diǎn)？制造有機(jī)玻璃的步驟有哪些？2．本體聚合工藝中的關(guān)鍵是什么？采用什么措施來(lái)解決這些問(wèn)題？

實(shí)驗(yàn)6、醋酸乙烯酯的溶液聚合一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)聚醋酸乙烯酯的制備，掌握溶液聚合的一般方法和基本實(shí)驗(yàn)技巧。二、實(shí)驗(yàn)原理溶液聚合一般具有反應(yīng)均勻、聚合熱易散發(fā)、反應(yīng)速度及溫度易控制、分子量分布均勻等優(yōu)點(diǎn)。在聚合過(guò)程中存在向溶劑鏈轉(zhuǎn)移的反應(yīng)，使產(chǎn)物分子量降低。因此，在選擇溶劑時(shí)必須注意溶劑的活性大小。各種溶劑的鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)變動(dòng)很大，水為零，苯較小，鹵代烴較大。一般根據(jù)聚合物分子量的要求選擇合適的溶劑。另外還要注意溶劑對(duì)聚合物的溶解性能，選用良溶劑時(shí)，反應(yīng)為均相聚合，可以消除凝膠效應(yīng)，遵循正常的自由基動(dòng)力學(xué)規(guī)律。選用沉淀劑時(shí)，則成為沉淀聚合，凝膠效應(yīng)顯著。產(chǎn)生凝膠效應(yīng)時(shí)，反應(yīng)自動(dòng)加速，分子量增大，劣溶劑的影響介于其間，影響程度隨溶劑的優(yōu)劣程度和濃度而定。本實(shí)驗(yàn)以甲醇為溶劑進(jìn)行醋酸乙烯酯的溶液聚合。根據(jù)反應(yīng)條件的不同，如溫度、引發(fā)劑量、溶劑等的不同可得到分子量從2000到幾萬(wàn)的聚醋酸乙烯酯。聚合時(shí)，溶劑回流帶走反應(yīng)熱，溫度平穩(wěn)。但由于溶劑引入，大分子自由基和溶劑易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)使分子量降低。聚醋酸乙烯酯適于制造維尼綸纖維，分子量的控制是關(guān)鍵。由于醋酸乙烯酯自由基活性較高，容易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移，反應(yīng)大部分在醋酸基的甲基處反應(yīng)，形成鏈或交鏈產(chǎn)物。除此之外，還向單體、溶劑等發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。所以在選擇溶劑時(shí)，必須考慮對(duì)單體、聚合物、分子量的影響，而選取適當(dāng)?shù)娜軇囟葘?duì)聚合反應(yīng)也是一個(gè)重要的因素。隨溫度的升高，反應(yīng)速度加快，分子量降低，同時(shí)引起鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)速度增加，所以必須選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度。反應(yīng)式：三、實(shí)驗(yàn)藥品及儀器藥品：醋酸乙烯脂（精制）（20g）、甲醇（5mL）、偶氮二異丁晴（AIBN）（0.05g）等；儀器：恒溫水浴鍋、攪拌器、三口燒瓶、球型冷凝管、溫度計(jì)、吸管、天平、量筒等。（一）實(shí)驗(yàn)裝置圖（二）實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象分析步驟（1）：在裝有攪拌器、回流冷凝管和溫度汁的反應(yīng)瓶中加入醋酸乙烯酯20g(可折算成體積后用移液管雖取)，再將另一小燒杯重預(yù)先準(zhǔn)備好的偶氮二異丁腈溶液(0.05g溶于5mI甲醇中)倒入反應(yīng)瓶；現(xiàn)象：[加入醋酸乙烯酯后，是澄清溶液，在裝有偶氮二異丁腈的燒杯里加入甲醇后，經(jīng)過(guò)適當(dāng)攪拌，偶氮二異丁腈完全溶解]分析：[醋酸乙烯酯是無(wú)色透明溶液，偶氮二異丁晴可以溶于甲醇]步驟（2）：升溫，控制反應(yīng)瓶?jī)?nèi)溫度61—63℃，注意觀察體系內(nèi)粘度的變化，反應(yīng)3h；現(xiàn)象：[隨著反應(yīng)的進(jìn)行，回流的進(jìn)行，瓶中溶液逐漸渾濁，粘度變大]分析：[經(jīng)過(guò)聚合反應(yīng)生成的聚醋酸乙烯酯也是無(wú)色透明的，不過(guò)呈粘稠狀]步驟（3）：將瓶?jī)?nèi)的物料倒入表面皿中，觀察產(chǎn)物性質(zhì)。現(xiàn)象：[倒在表面皿上，是渾濁的粘稠狀液體，表面有白色沉淀]分析：[聚醋酸乙烯酯熔點(diǎn)為100～250℃，甲醇揮發(fā)后聚醋酸乙烯酯析出]四、實(shí)驗(yàn)思考題1、簡(jiǎn)述溶液聚合的定義、組成與分類是什么？2、進(jìn)行溶液聚合時(shí)，選擇溶劑應(yīng)注意哪些問(wèn)題?3、什么是誘導(dǎo)分解作用？在溶液聚合中它對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物有什么影響？4、什么是鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)？在溶液聚合中它對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物有什么影響？5、什么是凝膠效應(yīng)？在溶液聚合中它對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物有什么影響？6、引發(fā)劑應(yīng)該是迅速加入還是緩慢滴加？7、為何自由基聚合反應(yīng)得到的聚醋酸乙烯酯為非晶態(tài)聚合物，水解后卻得到了結(jié)晶態(tài)的聚乙烯醇？8、醋酸乙烯酯的聚合溶劑為什么不用乙醇？實(shí)驗(yàn)7、苯乙烯懸浮聚合一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.了解懸浮聚合的配方及各組份的作用。2.了解控制粒徑的條件。3.掌握苯乙烯懸浮聚合的實(shí)驗(yàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)原理懸浮聚合是指油溶性單體在溶有分散劑（或稱懸浮劑）的水中，借助于攪拌作用分散成細(xì)小液滴進(jìn)行的聚合反應(yīng)。懸浮聚合在工業(yè)上的應(yīng)用還有比較多的，根據(jù)聚合物在水中的溶解情況，可合成不同形態(tài)的懸浮聚合物，若聚合物不溶于單體，則產(chǎn)物呈不透明、不規(guī)整的顆粒狀，如氯乙烯等單體的聚合；若聚合物溶于單體，則可得到透明的珠狀產(chǎn)品，因此又可稱為珠狀聚合，如苯乙烯等單體的聚合。苯乙烯是一種比較活潑的單體，容易進(jìn)行聚合反應(yīng)。苯乙烯在水中的溶解度很小，將其倒入水中，體系分成兩層，進(jìn)行攪拌時(shí)，在剪切力作用下單體層分散成液滴，界面張力使液滴保持球形，而且界面張力越大形成的液滴越大，因此在作用方向相反的攪拌剪切力和界面張力作用下液滴達(dá)到一定的大小和分布。而這種液滴在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的，當(dāng)攪拌停止后，液滴將凝聚變大，最后與水分層，同時(shí)聚合到一定程度以后的液滴中溶有的發(fā)粘聚合物亦可使液滴相粘結(jié)。因此，懸浮聚合體系還需加入分散劑。懸浮聚合中，在每一個(gè)被分散的小液滴中，恰似一個(gè)本體聚合的微反應(yīng)器，其聚合速度和平均相對(duì)分子質(zhì)量以及產(chǎn)物的性質(zhì)，都與在相同條件下本體聚合所得到的相仿。不過(guò)其畢竟是在非均相的體系中進(jìn)行，它的全部反應(yīng)過(guò)程是處于亞穩(wěn)態(tài)的。因此據(jù)合眾攪拌速度和分散劑的種類及用量是控制所得聚合物顆粒形態(tài)和大小的主要因素。懸浮聚合的主要優(yōu)點(diǎn)有：以水為介質(zhì)，體系粘度低，易傳熱和控溫；產(chǎn)物分子質(zhì)量比溶液聚合高，分子質(zhì)量分布均勻；雜質(zhì)含量比乳液聚合的低；后處理工序比溶液聚合和乳液聚合簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，固體顆粒可直接使用。懸浮聚合主要組分有四種：?jiǎn)误w，水，分散劑，油溶性引發(fā)劑：1、單體：?jiǎn)误w不溶于水，如：氯乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯等。2、水：作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)。3、分散劑：包括水溶性高分子物質(zhì)和水不溶性無(wú)機(jī)鹽粉末兩類。水溶性高分子分散劑主要有天然高分子（如明膠、甲基纖維素、羥丙基纖維素）和合成高分子（如聚乙烯醇、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸的鹽類、順丁烯二酸酐-苯乙烯共聚物）兩類，它們的作用是吸附在液滴表面，形成一層保護(hù)膜，起著保護(hù)作用，同時(shí)可阻礙液滴間的結(jié)合。無(wú)機(jī)鹽粉末主要由碳酸鈣、碳酸鋇、磷酸鈣、滑石粉、高嶺土等，它們吸附在液滴表面，起著機(jī)械隔離作用。4、油溶性引發(fā)劑：如過(guò)氧化二苯甲酰（BPO），偶氮二異丁腈（AIBN）等。目前懸浮聚合法主要用來(lái)生產(chǎn)聚氯乙烯樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂、聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯以及聚乙酸乙烯酯等。聚苯乙烯用注模、壓制、擠出等方法制成各種工業(yè)用品，如儀表外殼，儀器零件，高效絕緣制品，薄膜和日用品。聚苯乙烯泡沫塑料是優(yōu)良的防震、防濕、保冷、隔音材料。三、實(shí)驗(yàn)試劑與實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器和試劑：三口瓶、球冷、玻璃棒、量筒、燒杯、培養(yǎng)皿、布氏漏斗、抽濾墊、溫度計(jì)、機(jī)械攪拌器、水浴、不同目數(shù)的銅網(wǎng)篩。物質(zhì)英文名分子式分子量外觀性狀密度苯乙烯phenylethyleneC8H8104.14無(wú)色透明油狀液體0.91熔點(diǎn)沸點(diǎn)溶解性毒性用量-30.6146不溶于水，溶于醇、醚等多數(shù)有機(jī)溶劑對(duì)眼和上呼吸道粘膜有刺激和麻醉作用。

15物質(zhì)英文名分子式分子量外觀性狀密度偶氮二異丁腈AIBNC8H12N4164.21白色透明結(jié)晶1.1折光率熔點(diǎn)溶解性毒性用量無(wú)102-104不溶于水，溶于乙醇、乙醚、甲苯和苯胺等在體內(nèi)可釋放氰離子引起中毒0.25g物質(zhì)英文名分子式外觀性狀密度聚乙烯醇polyvinylalcohol(C2H4O)n白色片狀、絮狀或粉末狀固體1.31-1.34玻璃化轉(zhuǎn)變溫度醇解度穩(wěn)定性用量75-8585%-90%在空氣中加熱至100℃以上慢慢變色、脆化10mL0.1%注：1、表中數(shù)據(jù)均來(lái)自MSDS數(shù)據(jù)庫(kù)；2、表中密度均指相對(duì)密度，以水為基準(zhǔn)1；3、表中熔點(diǎn)、沸點(diǎn)單位均為攝氏度。四、實(shí)驗(yàn)步驟準(zhǔn)確稱取0.25gAIBN于一洗凈干燥的小燒杯中，加入15ml提純后的苯乙烯，溶解后待用。在裝有攪拌器和回流冷凝管的三頸瓶?jī)?nèi)，加入10ml0.1%聚乙烯醇溶液，60ml去離子水，攪拌。水浴加熱升溫至65－70℃時(shí)，加入溶有AIBN的苯乙烯15ml，調(diào)節(jié)攪拌速度使單體均勻分散成大小適度的液珠，緩慢升高水浴溫度至85～90℃，恒溫兩小時(shí)。（此間一定要很好地控制穩(wěn)定的攪拌速度，使珠粒穩(wěn)定均勻，切不可忽快忽慢，防止珠粒相互粘結(jié)變形。）隨后升溫至90℃，恒溫半小時(shí)，反應(yīng)即可結(jié)束。取下水浴，將反應(yīng)物全部倒入一500ml的燒杯中，靜置片刻，待珠粒沉下后，倒掉上層水液。以同樣的方法再用70－80℃的自來(lái)水洗滌數(shù)次，過(guò)濾，取出珠粒，烘干，稱重，過(guò)篩，計(jì)算產(chǎn)率及粒徑分布。五、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄與分析實(shí)際產(chǎn)量=13.3511g

苯乙烯密度=0.9060g/cm3

苯乙烯用量16ml理論產(chǎn)量=14.496g產(chǎn)率=實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量*100%=92.10%六、思考題試討論影響懸浮聚合的各種因素。（1）單體純度在合成、提純、貯存和運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)帶入一些雜質(zhì)，雜質(zhì)能夠影響聚合反應(yīng)速率和產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)雜質(zhì)的性質(zhì)，將其分為機(jī)械雜質(zhì)、低沸物、高沸物、還原性雜質(zhì)、氧和過(guò)氧化物等。機(jī)械雜質(zhì)主要是與金屬設(shè)備接觸過(guò)程中帶入的，它們能夠延長(zhǎng)聚合誘導(dǎo)期，減緩聚合反應(yīng)速率，并使聚合物的電性能和光學(xué)性能下降，甚至可以促進(jìn)高分子分解（如對(duì)PVC）。低沸物和高沸物多是單體在精餾中除不盡的有機(jī)雜質(zhì)，根據(jù)單體類型和合成方法不同，所含雜質(zhì)也不一樣。常見(jiàn)的雜質(zhì)有低級(jí)醇、低級(jí)醚、酮類、乙醛、乙炔、乙烯基乙炔、乙苯、二氯乙烷等，當(dāng)含量大于0.01﹪就有明顯影響。例如醛類能夠延長(zhǎng)誘導(dǎo)期，降低反應(yīng)速率，降低聚合物的分子量，還能促進(jìn)單體對(duì)金屬器壁的腐蝕，腐蝕性雜質(zhì)將使聚合物的熱穩(wěn)定性和電性能降低。炔類有鏈轉(zhuǎn)移作用，生成低聚物及活性低的自由基，延長(zhǎng)反應(yīng)周期。低級(jí)醇、醚、酮類和某些低級(jí)醚能是懸浮聚合體系內(nèi)出現(xiàn)聚合物膠液乳膠滴，增大粘結(jié)傾向和使聚合物粒子內(nèi)部產(chǎn)生氣泡。還原性雜質(zhì)主要是是設(shè)備上的銅制件被腐蝕帶入的銅和銅的化合物，主要是為防止單體聚合而加入的阻聚劑，它們會(huì)使聚合誘導(dǎo)期延長(zhǎng)，聚合物分子量降低，是產(chǎn)品著色和光穩(wěn)定性降低。在單體聚合反應(yīng)過(guò)程中，氧在較低溫度下能與引發(fā)劑或初始形成的聚合活性鏈作用生成過(guò)氧化物，從而延長(zhǎng)誘導(dǎo)期，降低聚合反應(yīng)速率和聚合分子量。在較高的溫度下，過(guò)氧化物又能起加速聚合的作用。 （2）水油比 反應(yīng)體系中水的用量與單體質(zhì)量之比稱為水油比。當(dāng)水油比小時(shí)，聚合物產(chǎn)率高，但是散熱困難，珠滴發(fā)粘，聚合物粒徑的分散性大。但是隨著水的用量的增加，有利于反應(yīng)熱的排除，反應(yīng)過(guò)程平穩(wěn)和易于操作控制，單體液滴分散狀態(tài)好，聚合的粒度均勻，但是水量過(guò)大會(huì)降低聚合設(shè)備的利用率。 （3）反應(yīng)溫度 溫度越高，反應(yīng)速率越快，分子量下降。懸浮聚合中反應(yīng)溫度應(yīng)根據(jù)單體及引發(fā)劑的性質(zhì)和產(chǎn)品的性能來(lái)確定。七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（1）本實(shí)驗(yàn)影響粒徑最關(guān)鍵的因素是攪拌。因此應(yīng)當(dāng)尤其注意攪拌的速度以及攪拌棒的位置，攪拌棒要放低一些。開(kāi)始攪拌后不可改變攪拌速度，否則可能造成顆粒粘結(jié)。（2）反應(yīng)結(jié)束后，要先冷卻到室溫，再將混合物倒入水中。（3）在靜置時(shí)要注意不要心急。做出的產(chǎn)品粒徑極細(xì)小，更加容易飄浮在水面上。應(yīng)當(dāng)耐心地等它充分地沉淀之后再撈取上層帶氣泡的珠粒。

實(shí)驗(yàn)8、醋酸乙烯酯的乳液聚合（白乳膠的制備）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握實(shí)驗(yàn)室制備聚醋酸乙烯酯乳液的方法。2、了解乳液聚合的基本原理、配方及乳液聚合中各個(gè)組分的作用。實(shí)驗(yàn)原理乳液聚合是指單體在分散介質(zhì)中由乳化劑分散成乳液狀態(tài)進(jìn)行的聚合。體系主要由單體、水、乳化劑及溶于水的引發(fā)劑四種基本組分組成。乳液聚合可以同時(shí)提高反應(yīng)速率和分子量，目前已成為生產(chǎn)高聚物的重要方法之一。乳化劑在乳液聚合中起著重要作用，常見(jiàn)的乳化劑可分為陰離子型、陽(yáng)離子型和非離子型。醋酸乙烯酯乳液聚合最常用的乳化劑是非離子型乳化劑聚乙烯醇。聚乙烯醇主要起保護(hù)膠體作用，防止粒子相互合并。由于其不帶電荷，對(duì)環(huán)境和介質(zhì)的pH值不敏感，但是形成的乳膠粒較大。而陰離子型乳化劑，如烷基磺酸鈉RSO3Na（R=C12~C13）或烷基苯磺酸鈉RPhSO3Na(R=C7~C14)，由于乳膠粒外負(fù)電荷的相互排斥作用，使乳液具有較大的穩(wěn)定性，形成的乳膠粒子較小，乳液黏度大。本實(shí)驗(yàn)將非離子型乳化劑和離子型乳化劑按一定比例混合使用，以提高乳化效果和乳液的穩(wěn)定性。聚合反應(yīng)采用過(guò)硫酸鹽為引發(fā)劑，按自由基聚合反應(yīng)歷程進(jìn)行聚合。為了聚合反應(yīng)進(jìn)行得較為平穩(wěn)，單體和引發(fā)劑均需分批加入。本實(shí)驗(yàn)分兩步加料反應(yīng)：第一步加入少許的單體、引發(fā)劑和乳化劑進(jìn)行預(yù)聚合，可生成顆粒很小的乳膠粒子；第二步繼續(xù)滴加單體和引發(fā)劑，在一定的攪拌條件下使其在原來(lái)形成的乳膠粒子上繼續(xù)長(zhǎng)大。由此得到的乳膠粒子，不僅粒度較大，而且粒度分布均勻。這樣保證了乳膠在高固含量的情況下，仍具有較低的黏度。儀器、器材儀器：水浴鍋、電動(dòng)攪拌器、回流冷凝管、溫度計(jì)、四口瓶、滴液漏斗、燒杯、表面皿。試劑：聚乙烯醇、OP-10（20%水溶液）、醋酸乙烯酯、20%過(guò)硫酸銨溶液、碳酸氫鈉、鄰苯二甲酸二丁酯。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-1所示，四口瓶中裝好攪拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和溫度計(jì)。首先加入5.0g聚乙烯醇和90mL去離子水。開(kāi)動(dòng)攪拌，加熱水浴，使溫度升至80~58攝氏度，聚乙烯醇完全溶解。降溫至68-70攝氏度，依次加入1g十二烷基磺酸鈉、5mLOP-10、2.5mL引發(fā)劑和21.4mL醋酸乙烯酯。反應(yīng)30min后，加入另一半引發(fā)劑，并開(kāi)始滴加剩余單體42.8mL。滴加速度控制在30-40滴/min，滴加時(shí)注意控制反應(yīng)溫度不變。單體滴加完后，繼續(xù)加熱回流，緩慢升溫以不產(chǎn)生大量泡沫為準(zhǔn)，最后升溫至85-90攝氏度，反應(yīng)至無(wú)單體回流為止。降溫至50攝氏度，加碳酸氫鈉溶液使溶液pH值為5-6，再加入5.0mL鄰苯二甲酸二丁酯，攪拌0.5-1h。將反應(yīng)體系降至室溫，出料。固含量的測(cè)定：取已稱量好的表面皿，稱取1.5~2g膠乳，置于105攝氏度烘箱中烘1h，取出尖刀切開(kāi)薄膜，翻轉(zhuǎn)，繼續(xù)烘至恒重思考題醋酸乙烯酯乳液聚合體系與理想的乳液聚合體系有何不同？為什么要嚴(yán)格控制單體滴加速度？與其他聚合方法比較，乳液聚合有何特點(diǎn)？聚乙烯醇在反應(yīng)中起什么作用？為什么要與乳化劑OP-10混合使用？ 為什么在反應(yīng)結(jié)束后要用碳酸氫鈉調(diào)整pH值為5~6？實(shí)驗(yàn)9、金屬材料的硬度實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獠际稀⒙迨健⒕S氏硬度計(jì)的測(cè)試原理掌握各種硬度計(jì)的使用方法及使用注意事項(xiàng)等實(shí)驗(yàn)原理硬度是指材料對(duì)另一更硬物體（鋼球或金剛石壓頭）壓入其表面所表現(xiàn)的抵抗力。硬度的大小對(duì)于工件的使用性能及壽命具有決定性意義。由于測(cè)量的方法不同常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度（HB）、洛式硬度（HR）、維氏硬度（HV）。布氏硬度適用于硬度較低的金屬，如退火、正火的金屬、鑄鐵及有色金屬的硬度測(cè)定。洛氏硬度又有HRA、HRB、HRC三種，其中HRC適合于測(cè)定硬度較高的金屬如淬火鋼的硬度。維氏硬度測(cè)定的硬度值比布氏、洛氏精確，可以測(cè)定從極軟到極硬的各種材料的硬度，但測(cè)定過(guò)程比較麻煩。顯微硬度用于測(cè)定顯微組織中各種微小區(qū)域的硬度，實(shí)質(zhì)就是小負(fù)荷（≤9.8N）的維氏硬度試驗(yàn)，也用HV表示。布氏硬度（HB）基本原理將載荷P和直徑為D的淬火鋼球壓入試樣的表面，并保持一定時(shí)間，然后去除載荷P，測(cè)量壓痕直徑d（見(jiàn)圖一所示）。最后計(jì)算出布氏硬度值。計(jì)算公式化如下：若壓痕的深度為h，則壓痕的面積為：圖一布氏硬度實(shí)驗(yàn)原理圖F＝πDh＝HB＝HB＝式中：P—施加的栽荷kgF—壓痕的表面積，mm2D—鋼球的直徑，mmB—壓痕直徑，mm在P和D一定的情況下，布氏硬度的高低取決于壓痕的直徑d，d越大，表明材料的HB值越低即材料越軟；反之材料硬度高即HB越大。在具體測(cè)量時(shí)，并不是每次都按上述公式去算，而是根據(jù)D與P值大小，測(cè)量出壓痕的直徑d，然后查表即得。這種表格就是根據(jù)上述公式計(jì)算制出的，可參考?jí)汉壑睆脚c布氏硬度表由于材料有硬有軟，工件有厚、薄、大、小之分，為適應(yīng)不同情況，其壓頭有Φ2.5mm、Φ5mm、Φ10mm三種鋼球。載荷有15.6kg、62.5kg、187.5kg、250kg、750kg、1000kg、3000kg七種。在具體測(cè)量時(shí)只要滿足P/D2為常數(shù)，則對(duì)同一材料來(lái)說(shuō)，布氏硬度值都是相同的；而對(duì)不同材料，所得的布氏硬度值是可進(jìn)行比較的。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定P/D2比值為30、10、2.5三種。按表一布氏硬度試驗(yàn)的規(guī)范來(lái)選擇鋼球直徑D和加壓負(fù)荷P以及保壓時(shí)間。在試樣截面大小和厚度允許的情況下，盡可能選用直徑大的鋼球和大的載荷，這樣更接近于材料的真實(shí)性能；同時(shí)，測(cè)量的壓痕大，誤差也小。所以測(cè)定鋼的硬度時(shí)，盡可能用Φ10mm鋼球和3000kg的載荷。試驗(yàn)后，壓痕直徑應(yīng)在0.25D＜b＜0.6D的范圍內(nèi)，否則試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。應(yīng)選其他規(guī)范重做試驗(yàn)。這是因?yàn)閐值太小，靈敏度和準(zhǔn)確性將降低，若d值太大，壓痕的幾何形狀不能保持相似的關(guān)系，影響準(zhǔn)確性。布氏硬度計(jì)的壓頭，是淬火的高碳工具鋼制的鋼球，為了避免鋼球壓裂或變形，不能測(cè)太硬的材料。表一：布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范金屬類型布氏硬度范圍（HB）試件厚度（mm）負(fù)荷P與壓頭直徑D的關(guān)系鋼球直徑D（mm）負(fù)荷P（kgf）載荷保持時(shí)間（秒）黑色金屬140~4506~3P=30D210.03000104~25.0750＜22.5189.5＜140＞6P=10D210.01000106~35.0250＜32.562.5有色金屬＜1306~3P=30D210.03000304~25.0750＜22.5187.536~1309~3P=10D210.01000306~35.0250＜32.562.58~35＞6P=2.5D210.0250606~35.062.5＜32.515.6布氏硬度計(jì)構(gòu)造和操作常見(jiàn)布氏硬度計(jì)有油壓式和杠桿式兩種，油壓式是通過(guò)液體來(lái)傳遞壓力，是比較早期的硬度計(jì)的類型，容易產(chǎn)生過(guò)載等缺點(diǎn)。目前多采用杠桿式硬度計(jì)，它是通過(guò)杠桿來(lái)傳遞壓力，是較完善的硬度計(jì)。現(xiàn)以HB—3000型布氏硬度計(jì)為例，介紹其主要結(jié)構(gòu)，如圖二所示。圖二HB-3000型布氏硬度計(jì)結(jié)構(gòu)圖1—指示燈；2—壓頭；3—工作臺(tái)；4—立柱；5—絲杠；6—手輪；7—載荷砝碼；8—壓緊螺釘；9—時(shí)間定位器；10—加載按鈕試驗(yàn)步驟：①安裝壓頭和載物臺(tái)；②選擇載荷：按表一選擇載荷。選擇載荷的保持時(shí)間：載荷保持時(shí)間按表一規(guī)定。松開(kāi)壓緊螺紋⑧，把圓盤內(nèi)彈簧定位器旋轉(zhuǎn)到所需的時(shí)間位置上，壓緊螺釘松開(kāi)的程度應(yīng)能使圓盤作回轉(zhuǎn)調(diào)整即可；將試樣放于載物臺(tái)上；測(cè)量開(kāi)始：打開(kāi)電源，指示燈發(fā)亮。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪⑥使試件與壓頭接觸。然后啟動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)⑩并立即做好擰緊螺釘⑧的準(zhǔn)備，在加載荷指示燈①燃亮的同時(shí)迅速擰緊⑧，使圓盤隨曲柄一起回轉(zhuǎn)直到自動(dòng)反向和停止轉(zhuǎn)動(dòng)為止。從加載指示燈燃亮到熄滅為全載荷保持時(shí)間；硬度測(cè)量結(jié)果：測(cè)量完畢，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪⑥，取下試樣，用測(cè)量顯微鏡測(cè)量試件表面的壓痕直徑，從互相垂直方向各測(cè)一次，取其平均值，查壓痕直徑與布氏硬度對(duì)照表即得硬度值。例如用5mm直徑鋼球，在750kg載荷下保持10s，壓痕直徑d=3.3mm測(cè)量的硬度值為341。硬度計(jì)的校驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)：一般采用標(biāo)準(zhǔn)壓塊，對(duì)硬度讀數(shù)的正確性進(jìn)行校核。在標(biāo)準(zhǔn)塊上三個(gè)不同位置測(cè)量硬度，取其算術(shù)平均值，該值不應(yīng)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)硬度值的±3%。平均值—標(biāo)準(zhǔn)塊值即：硬度計(jì)的誤差值=—————————＜±3%標(biāo)準(zhǔn)塊值例如標(biāo)準(zhǔn)塊的硬度刻度為HB320，在硬度計(jì)上測(cè)得為HB328時(shí)，說(shuō)明硬度計(jì)計(jì)數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)塊高8個(gè)單位，所以試件測(cè)得的硬度應(yīng)相應(yīng)減去8。對(duì)硬度計(jì)的載荷，可用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)進(jìn)行測(cè)量，載荷誤差不應(yīng)超過(guò)±1%，否則應(yīng)進(jìn)行修理后才能使用。壓痕中心到試件邊緣的距離不應(yīng)小于壓痕直徑2.5倍，而相鄰的壓痕中心距離不應(yīng)小于壓痕直徑的四倍。洛式硬度測(cè)試原理洛式硬度法克服了布氏法的缺點(diǎn)，它的壓痕較小，可測(cè)量較高硬度，可直接讀數(shù)，操作方便、效率高，洛氏硬度法也采用壓入法，它用金剛石和鋼球作壓頭。但它是以壓痕的陷凹深度作為計(jì)量硬度指標(biāo)。為了可以用一個(gè)試驗(yàn)機(jī)測(cè)定從軟到硬的材料的硬度，采用了不同的壓頭和總負(fù)荷，組成了15種不同的洛氏硬度標(biāo)度，見(jiàn)表二所示為各種洛氏硬度符號(hào)、試驗(yàn)條件及其應(yīng)用。鋼鐵材料最常用HRB和HRC兩種標(biāo)度測(cè)定。各種洛氏硬度計(jì)測(cè)量原理都是相似的，現(xiàn)以測(cè)量HRB、HRC為例說(shuō)明。圖三洛氏硬度測(cè)量原理。一般較硬的金屬材料（如淬火后的工件）用金剛石壓頭；較軟的金屬材料用鋼球壓頭。總載荷P分為兩次加到壓頭上。首先加入預(yù)載荷P0，使壓頭與試樣的表面接觸良好，此時(shí)，壓痕深度為h1（見(jiàn)圖三a）；然后加入主載荷P1，這時(shí)總載荷P=P0+P1，此時(shí)壓痕深度增加到h2位置（見(jiàn)圖三b）；隨后將主載荷卸除，此時(shí)壓痕由于加載時(shí)所產(chǎn)生的彈性變形已恢復(fù)，此時(shí)壓痕深度h=h2—h1，（見(jiàn)圖三c）作為測(cè)量的依據(jù)。如果直接以壓痕深度h來(lái)作計(jì)算硬度指標(biāo)，那么就會(huì)出現(xiàn)硬的金屬硬度值小，而軟的金屬硬度值大的現(xiàn)象，這和布氏硬度值大小相反，不符合人們的習(xí)慣。因此用一常數(shù)K來(lái)減去所得的壓痕深度值作為洛氏硬度的指標(biāo)。即：HR=k—h當(dāng)以鋼球?yàn)閴侯^時(shí)，k=0.26；以金剛石錐體為壓頭時(shí)，k=0.2。此外，在讀數(shù)上又規(guī)定以壓入深度0.002mm作為標(biāo)尺刻度的一格，這樣前者的0.26常數(shù)相當(dāng)于130格，后者0.2常數(shù)相當(dāng)于100格，因此洛氏常數(shù)硬度值可由下式確定：HRB=130—h／0.02（紅色表盤）HRC=100—h／0.02（黑色表盤）因此可知當(dāng)壓痕深度h=0.2mm時(shí)則：HRC=0HRB=30這也說(shuō)明為什么HRB要取0.26作為常數(shù)的原因，因?yàn)镠RB是測(cè)定較軟的金屬材料的，測(cè)試時(shí)有的壓痕深度可能超過(guò)0.2mm以上，若取0.2作為常數(shù)，硬度將會(huì)得負(fù)值，為此HRB把常數(shù)取得大些。表二：各種洛氏硬度符號(hào)、試驗(yàn)條件及其應(yīng)用標(biāo)度符號(hào)采用壓頭總負(fù)荷（kg）表盤指示器上刻度的顏色常用范圍應(yīng)用舉例HRA金剛石圓錐①60黑色70~85碳化物、硬質(zhì)合金、鋼材表面硬化HRB1.588mm鋼球③100紅色25~100軟鋼、退火鋼、銅合金等HRC金剛石圓錐①150黑色20~67淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼、白口鐵、較硬材料HRD金剛石圓錐①100黑色40~77薄鋼板、中等厚度的表面硬化工件HRE3.157mm鋼球③100紅色70~100鑄鐵、鋁、鎂合金、軸承合金等HRF1.588mm鋼球②60紅色40~100薄軟鋼板、退火銅合金等HRG1.588mm鋼球②150紅色31~94磷青銅、鈹青銅等HRH3.157mm鋼球③60紅色—鋁、鋅、鉛等HRK6.350mm鋼球③150紅色40~100軸承合金及其他極軟較薄的金屬材料。試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡可能選用較小鋼球及較大負(fù)荷，但須避免載物臺(tái)的背襯作用HRL6.350mm鋼球④60紅色—HRM6.350mm鋼球④100紅色—HRP6.350mm鋼球④150紅色—HRQ12.70mm鋼球⑥60紅色—HRS12.70mm鋼球⑤100紅色—HRV12.70mm鋼球⑤150紅色—圖三洛氏硬度計(jì)測(cè)量原理洛氏硬度機(jī)的構(gòu)造與操作洛氏硬度計(jì)類型較多，外形構(gòu)造也不相同，但構(gòu)造原理及主要部件相同。見(jiàn)圖四：圖四HR-150型洛氏硬度計(jì)結(jié)構(gòu)圖1-指示器；2-加載手柄；3-緩沖器；4-砝碼座；5、6-砝碼；7-吊桿；8-吊套；9-機(jī)體；10-加載杠桿；11-頂桿；12-刻度盤；13-主軸；14-壓頭；15-試樣；16-工作臺(tái)；17-升降絲杠；18-手輪實(shí)驗(yàn)時(shí)試樣6放在工作臺(tái)5上，按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手輪3，使工作臺(tái)上升至試樣與壓頭7接觸。實(shí)驗(yàn)時(shí)試樣6放在工作臺(tái)5上，按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手輪3，使工作臺(tái)上升至試樣與壓頭7接觸。繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，通過(guò)壓頭和壓軸8頂起杠桿10，并帶動(dòng)指示器表盤9的指針轉(zhuǎn)動(dòng)，待小指針指到黑點(diǎn)時(shí)，試樣即已加上98N的強(qiáng)載荷，隨后轉(zhuǎn)動(dòng)指示器表盤使大指針對(duì)準(zhǔn)“O”（測(cè)HRB時(shí)對(duì)準(zhǔn)“30”），按下按鈕1釋放轉(zhuǎn)盤4。在砝碼11的作用下，頂桿12在緩沖器15的控制下勻緩下降。主載荷通過(guò)杠桿、壓軸和壓頭作用于試樣上。停留規(guī)定時(shí)間后，扳動(dòng)手柄2，使轉(zhuǎn)盤順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)至原來(lái)被鎖住的位置。由于轉(zhuǎn)盤上齒輪使扇齒輪13、齒條14同時(shí)運(yùn)動(dòng)而將頂桿頂起卸掉主載荷。這時(shí)指針?biāo)傅淖x數(shù)（HRC、HRA讀C標(biāo)尺，HRB讀B標(biāo)尺）即為所求的洛氏硬度值。（三）測(cè)量方法：按表二選擇壓頭及載荷；根據(jù)試件大小和形狀選擇載物臺(tái)；將試件上下兩面磨平，然后置于載物臺(tái)上；加預(yù)載荷。按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)的手輪，使試樣與壓頭接觸，并觀察讀數(shù)百分表上小針移動(dòng)到小紅點(diǎn)為止；調(diào)整讀數(shù)表盤，使百分表盤上的長(zhǎng)針對(duì)準(zhǔn)硬度值的起點(diǎn)。如測(cè)量HRC、HRA硬度時(shí)，把長(zhǎng)針與表盤上黑字G處對(duì)準(zhǔn)。測(cè)量HRB時(shí)，使長(zhǎng)針與表盤上紅字B處對(duì)準(zhǔn)；加主載荷。平穩(wěn)地扳動(dòng)加載手柄，手柄自動(dòng)升高到停止位置（時(shí)間為5~7秒），并停留10秒；卸除主載荷。扳回加載手柄至原來(lái)位置。讀數(shù)。表上長(zhǎng)針指示的數(shù)字為硬度的讀數(shù)。HRC、HRA讀黑數(shù)字，HRB讀紅數(shù)字；下降載物臺(tái)，取出試件；用同樣方法在試件的不同位置測(cè)三個(gè)數(shù)據(jù)，取其算術(shù)平均植為試件的硬度值。各種洛氏硬度硬度值之間，洛氏硬度與布氏硬度間都有一定的換算關(guān)系。對(duì)鋼鐵材料而言，大致有下列關(guān)系式：HB≈2HRBHB≈10HRC（只當(dāng)HRC=40~60范圍）HRC≈2HRA—104（四）洛氏硬度測(cè)量注意事項(xiàng)試件的準(zhǔn)備：試件表面應(yīng)磨平、且無(wú)氧化皮和油污等；試件形狀應(yīng)能保證試驗(yàn)面與壓頭軸線相垂直；測(cè)試過(guò)程應(yīng)無(wú)滑動(dòng)。試件的最小厚度應(yīng)不小于壓入深度的8倍，測(cè)量后試件的支撐面上不應(yīng)有變形前跡。壓痕間距或壓痕與試件邊緣距離：HRA＞2.5mm；HRC＞2.5mm；HRB＞4mm。不同的洛氏硬度有不同的適用范圍，應(yīng)按表二選擇壓頭及載荷。這是因?yàn)槌鲆?guī)定的測(cè)量范圍時(shí)，準(zhǔn)確性較差。例如HRB102，HRB18等的寫法是不準(zhǔn)確的，是不宜使用的。五、顯微維氏硬度顯微硬度的測(cè)量所采用的是兩面之間夾角為136°的金剛石正四棱錐壓頭。如圖五所示。測(cè)量時(shí)要求試樣經(jīng)過(guò)拋光，必要時(shí)需腐蝕制成金相試樣。試樣厚度至少是壓痕深度的10倍或者不小于應(yīng)針對(duì)角線的1.5倍，在滿足此條件下盡可能選用較大載荷以減少測(cè)量誤差。圖五：金剛石正四棱錐壓頭顯微硬度計(jì)是由顯微鏡和硬度計(jì)兩部分組成。如圖六所示。顯微鏡用來(lái)觀察顯微組織，確定待測(cè)部位，測(cè)定壓痕對(duì)角線的長(zhǎng)度；圖五：金剛石正四棱錐壓頭硬度測(cè)試裝置則是將一定的載荷加在一定的壓頭上，壓入所確定的測(cè)試部圖位。顯微硬度計(jì)主要由支架部分、載物臺(tái)、負(fù)荷機(jī)構(gòu)、顯微鏡系統(tǒng)等四部分組成的。圖六HX-1000型顯微硬度計(jì)結(jié)構(gòu)1-壓頭；2-壓頭螺釘；3-后蓋；4-電源插頭；5-主體；6-顯示操作面板；7-升降絲桿；8-10×物鏡；9-定位彈片；10-測(cè)量照明燈座；11-數(shù)字式側(cè)微目鏡；12-上蓋；13-照相接口蓋；14-實(shí)驗(yàn)力變換手輪；15-照相、測(cè)量轉(zhuǎn)換拉桿；16-物鏡、壓頭轉(zhuǎn)換手輪；17-轉(zhuǎn)盤；18-40物鏡×；19-十字試臺(tái)；20-旋輪；21-電源指示燈；22-電源開(kāi)關(guān)；23-水平調(diào)節(jié)螺釘；24-面板式打印機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟（一）布氏硬度試驗(yàn)1、清理試樣表面，并根據(jù)試樣的材料、厚度和硬度范圍選擇鋼球壓頭直徑D、載荷F及保載時(shí)間。2、放在硬度計(jì)工作臺(tái)上，按布氏硬度計(jì)的操作規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)，在試樣表面產(chǎn)生一個(gè)壓痕。移動(dòng)試樣重做一次試驗(yàn)，產(chǎn)生第二個(gè)壓痕。3、取下試樣，用讀數(shù)顯微鏡在相互垂直方向上測(cè)量壓痕直徑d，并根據(jù)d查表求出試樣的布氏硬度值。（二）洛氏硬度試驗(yàn)清理試樣表面，并根據(jù)試樣的材料、形狀、選擇壓頭、載荷和工作臺(tái)。把試樣放在工作臺(tái)上，按洛氏硬度計(jì)的操作規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)。前后共測(cè)三點(diǎn)，取其平均值為洛氏硬度值。（三）維氏硬度1．試樣的拋光、浸蝕、吹干。根據(jù)試樣的材料、形狀選擇工作臺(tái)、載荷和加載時(shí)間。2．在顯微鏡下觀察，選擇所測(cè)試的部位。3．移動(dòng)工作臺(tái)，使壓頭對(duì)準(zhǔn)所測(cè)試的部位，然后加載，卸載。4．移動(dòng)工作臺(tái)，在目鏡中觀察顯微硬度的壓痕。用螺旋測(cè)微目鏡測(cè)量壓痕對(duì)角線的長(zhǎng)度。通過(guò)查壓痕對(duì)角線與顯微硬度對(duì)照表，得到顯微硬度值。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫出各種硬度計(jì)的測(cè)量原理和測(cè)量步驟。填寫下表：維氏硬度項(xiàng)目材料試驗(yàn)規(guī)范實(shí)驗(yàn)結(jié)果換算成布氏硬度值HBS壓頭總載荷F/N保載時(shí)間S第一次第二次第三次平均值20鋼（退火）45鋼（調(diào)質(zhì)）T12鋼（淬火）實(shí)驗(yàn)10、金相試樣的制備及顯微組織觀察一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握金相顯微樣品的制備過(guò)程和基本方法。2、了解金相顯微鏡的基本原理、構(gòu)造，初步掌握顯微鏡的正確使用。3、初步掌握測(cè)定金屬材料晶粒度的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理運(yùn)用金相顯微鏡觀察制備好了的金相試樣的組織或缺陷，這種方法稱金相顯微分析方法。它可以觀察、研究金屬材料或零件中細(xì)小的用粗視分析方法不能觀察到的組織及缺陷。進(jìn)行顯微分析的主要工具是金相顯微鏡。作為金相顯微分析用的光學(xué)顯微鏡其放大倍數(shù)為幾十倍到2000倍，分辨率為2500?左右。若要觀察研究更微小的微觀缺陷，則要應(yīng)用透射電鏡、掃描電鏡及X光射線技術(shù)等分析方法來(lái)進(jìn)行。1、磨制磨制可分為粗磨和細(xì)磨兩步。①粗磨：對(duì)于軟材料可用銼刀銼平，一般材料都用砂輪機(jī)磨平。磨砂輪時(shí)應(yīng)利用砂輪側(cè)面，以保證試樣磨平，試樣要不斷用水冷卻，以防溫度升高造成內(nèi)部發(fā)生變化。最后倒角，以防細(xì)磨時(shí)劃破砂紙。但對(duì)需要觀察脫碳、滲碳等表面情況的試樣不能倒角，有時(shí)還要采用電鍍敷蓋來(lái)防止這些試樣邊緣倒角。②細(xì)磨：細(xì)磨的方法有手工磨光和機(jī)械磨光。·手工磨光是用手拿持試樣直接在金相砂紙上進(jìn)行。金相砂紙按粗細(xì)分為01號(hào)、02號(hào)、03號(hào)、04號(hào)、05號(hào)幾種，細(xì)磨時(shí)依次從01號(hào)磨到05號(hào)，一般鋼鐵試樣磨到04號(hào)砂紙，軟材料如鋁、鎂等合金可磨到05號(hào)砂紙。2、拋光拋光的目的是去除試樣磨面上經(jīng)細(xì)磨后的細(xì)致磨痕，使磨面呈光亮無(wú)磨痕的鏡面。拋光方法有機(jī)械拋光、電解拋光、化學(xué)拋光等。機(jī)械拋光可分為粗拋和細(xì)拋兩個(gè)步驟，均在拋光機(jī)上進(jìn)行。拋光機(jī)由一個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)—個(gè)或兩個(gè)拋光盤，轉(zhuǎn)速為200~600轉(zhuǎn)/分。粗拋時(shí)轉(zhuǎn)速要高些，精拋或拋軟材料時(shí)轉(zhuǎn)速要低些。所用拋光材料有拋光布和拋光粉，拋光布蒙在拋光盤上，不同的要求應(yīng)適當(dāng)選用不同的拋光布。粗拋時(shí)常用帆布、粗呢等，精拋時(shí)常用繞布、細(xì)呢、絲綢等。3、金相組織的顯示：除觀察試樣中某些非金屬夾雜物及鑄鐵中的石墨等外，金相試樣磨面經(jīng)拋光后，一般還要用化學(xué)、物理等方法進(jìn)行組織顯示才能觀察。利用化學(xué)浸蝕劑，通過(guò)化學(xué)或電化學(xué)作用顯示金屬的組織。純金屬及單相合金的浸蝕系一個(gè)化學(xué)溶解的過(guò)程。由于晶界上原子排列的規(guī)律性差，具有較高的自由能，所以晶(二)金相顯微鏡的基本原理、構(gòu)造1、金相顯微鏡的基本原理顯微鏡的基本原理如圖1—3所示的光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡、目鏡及一些輔助光學(xué)零件。物鏡和目鏡分別由兩組透鏡組成。對(duì)著物體AB的一組透鏡組成物鏡Ol，對(duì)著眼睛的一組透鏡組成目鏡O2。物鏡、目鏡都各由復(fù)雜的透鏡系統(tǒng)組成。物鏡使物體AB形成放大的倒立實(shí)像A，B，，目鏡再把A，B，放大成仍然倒立虛象A”B”，其位置正好在人眼的明視距離處，即距人眼250mm處。我們?cè)陲@微鏡目鏡看到的就是這個(gè)虛象A”B”。2、金相顯微鏡的構(gòu)造金相顯微鏡可分為臺(tái)式、立式和臥式三種類型，各種類型又有許多不同的型號(hào)，雖然它們的型式極多，但基本構(gòu)造大致相同。現(xiàn)以上海光學(xué)儀器廠制造的XJB—I型金相顯微鏡為例來(lái)介紹顯微鏡的構(gòu)造。(1)照明系統(tǒng)(圖8-4)由燈泡1發(fā)出的一束光線，經(jīng)聚光鏡組2→反光鏡7→孔徑光闌8→聚光鏡組3→物鏡6→樣品表面，光線經(jīng)樣品表面反射后，經(jīng)物鏡6→補(bǔ)助透鏡5→半反射鏡4→補(bǔ)助透鏡10→棱鏡11、12-→物鏡13→目鏡14，最后進(jìn)入觀察者眼睛內(nèi)。其中孔徑光欄可以控制入射光束的粗細(xì)。當(dāng)孔徑光欄縮小時(shí)，進(jìn)人物鏡的光束變細(xì)，球面象差降低，成象較清晰。但同時(shí)由于進(jìn)入物鏡的光束變細(xì)，使物鏡的孔徑角縮小，因而實(shí)際使用的數(shù)值孔徑值下降、鑒別率降低。相反當(dāng)光欄張大時(shí)．鑒別率提高，但球面象差增加以及鏡筒內(nèi)部反射和內(nèi)弦的增加，將使成象質(zhì)量降低，，孔徑光欄在使用時(shí)必須做適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以觀察成象清晰時(shí)為適度。注意不要把孔徑光欄作用調(diào)節(jié)視場(chǎng)的亮度使用。圖8-4顯微鏡照明及光學(xué)系統(tǒng)示意圖視場(chǎng)光欄用來(lái)調(diào)節(jié)觀察視場(chǎng)的大小。適當(dāng)調(diào)節(jié)視場(chǎng)光欄可以減少鏡筒內(nèi)光線反射的炫光，提高成象的襯度，而對(duì)物鏡的鑒別率沒(méi)有影響。濾色片：在進(jìn)行金相攝影時(shí)，往往使用濾色片，可以增加金相照片上組織的襯度，得到較短波長(zhǎng)的單色片．可提高鑒別率。配合消色差物鏡，可有效地消除色象差。（2）光學(xué)系統(tǒng)：主要是物鏡和目鏡。表8-1表8-1物鏡和目鏡物鏡消色差光學(xué)系統(tǒng)放大倍數(shù)數(shù)值孔徑焦距(mm)工作距離(mm)干燥系統(tǒng)3×0.2519.969.00干燥系統(tǒng)45×0.634.120.50油浸系統(tǒng)100×1.251.930.18目鏡惠更斯放大倍數(shù)焦距(mm)視場(chǎng)直徑(mm)5×502010×251415×16.79.5物鏡，物鏡有消色差物鏡、平面消色差物鏡、復(fù)消色差物鏡等幾種。物鏡的主要性能包括放大倍數(shù)、數(shù)值孔徑、鑒別率、景深等。物鏡的類型、族大倍數(shù)(或焦距)，數(shù)值孔徑等通常刻在物鏡的金屬外殼上，油浸物鏡用“01”、“H1”或“oil”等表示，另在黑圈標(biāo)記。放大倍數(shù)有以8×。45×、100×號(hào)表示。也有以焦距來(lái)表示的，如F=8.16，F(xiàn)=2.77等，焦距越短，放大倍數(shù)越高。以焦距表示物鏡與目鏡配合后的放大倍數(shù)可查顯微鏡的附表。物鏡上刻有45×／0.65“∞”或“0／∞”等符號(hào)。其中45×號(hào)表示放大倍數(shù)，0.65表示數(shù)值孔徑，“∞”或“0／∞”表示此物鏡是按無(wú)限鏡筒長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的，XJB—l型金相顯微鏡備有8×(干系)，45×(干系)及100×(油系)，三個(gè)物鏡。目鏡，目鏡有普通目鏡、補(bǔ)償目鏡、測(cè)微目鏡、照相目鏡等等，目鏡的類型、放大倍數(shù)等刻在目鏡的金屬外殼上。普通目鏡與消色差物鏡配合使用。補(bǔ)償目鏡帶“K"字標(biāo)記，與復(fù)消色差物鏡配合使用。補(bǔ)償目鏡不可與消色差物鏡配合使用。測(cè)微目鏡內(nèi)附有細(xì)微標(biāo)尺，可測(cè)量金相組織中如晶粒大小、石墨長(zhǎng)短、表面脫碳層厚度以及顯微硬度壓痕等等，照相目鏡在進(jìn)行金相攝影時(shí)使用。XTB—1型金相顯微鏡備有5×、10×、15×三個(gè)目鏡。顯微鏡在使用時(shí)可根據(jù)所需要的放大倍數(shù)選擇合適的物鏡和目鏡。(表1-2)有顯微鏡(如蔡司Epinost小型金相顯微鏡)由于其鏡筒長(zhǎng)度較一般顯微鏡短些，在計(jì)算放大倍數(shù)時(shí)要乘上一個(gè)系數(shù)，即M=KM物M目，，系數(shù)K稱鏡筒系數(shù)，刻在鏡體上。表8-2放大倍數(shù)物鏡目鏡8×45×100×5×40×225×500×10×80×450×1000×15×120×675×1500×(3)機(jī)械系統(tǒng)粗調(diào)焦手輪、細(xì)調(diào)焦手輪：調(diào)節(jié)物鏡與試樣表面距離，以得到最清晰的圖象。載物臺(tái)，載放樣品，可以用手在水平面各方向上自由移動(dòng)，以便觀察樣品的適當(dāng)部位。目鏡轉(zhuǎn)換器：可以方便地更換不同倍數(shù)的目鏡，并保證使視場(chǎng)中央?yún)^(qū)域保持在觀察范圍內(nèi)。底座：為整個(gè)顯微鏡的支撐部件，并可安裝金相攝影裝置。三、儀器和試樣①45鋼試樣(Φ10×15)每人一塊②制備好的純鐵試樣③各號(hào)金相砂紙④金相試樣預(yù)磨機(jī)⑤拋光機(jī)⑥腐蝕劑，4％硝酸酒精⑦棉花球、夾子、電熱吹風(fēng)機(jī)⑧金相顯微鏡⑨標(biāo)準(zhǔn)晶粒度級(jí)別四、實(shí)驗(yàn)步驟①用機(jī)械拋光法及一般化學(xué)浸蝕法制備金相顯微樣品。每人領(lǐng)取由實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備的45鋼試樣一塊，認(rèn)真聽(tīng)老師講解金相顯微樣品的制備過(guò)程，按照樣品制備程序進(jìn)行操作。要求制備出一塊在金相顯微鏡下觀察無(wú)磨痕、組織清晰的45鋼金相樣品。②認(rèn)真聽(tīng)取老師講解金相顯微鏡的原理、構(gòu)造和使用注意事項(xiàng)，了解顯微鏡各部件的位置、作用，熟悉顯微鏡的操作規(guī)程，正確選用物鏡和目鏡、進(jìn)行光欄調(diào)節(jié)，調(diào)焦等操作。③用金相顯微鏡觀察自己制備的45鋼試樣，畫(huà)下組織圖，標(biāo)明材料名稱，熱處理工藝，組織、放大倍數(shù)、腐蝕劑等項(xiàng)。本次實(shí)驗(yàn)所用的45鋼試樣為退火狀態(tài)，組織為珠光體(黑色)+鐵素體(白色)。④用比較法測(cè)定由實(shí)驗(yàn)室已制備的工業(yè)純鐵試樣的晶粒度，畫(huà)下組織圖，標(biāo)明材料名稱，熱處理工藝，組織、放大倍數(shù)、腐蝕劑，晶粒度等項(xiàng)。純鐵試樣為退火狀態(tài)，組織為鐵素體+三次滲碳體(極少量，可忽略)，腐蝕劑為4％硝酸酒精。五、注意事項(xiàng)1、磨時(shí)必須注意：A使磨面與砂紙完全接觸，以保證試樣磨面平整不產(chǎn)生弧度；B每更換一道砂紙，應(yīng)將試樣轉(zhuǎn)90°再磨，使磨制方向與上一道磨痕方向垂直，以便觀察前一道磨痕是否被消除。C更換砂紙時(shí)，應(yīng)把試樣、工作臺(tái)和手洗擦干凈，以免把粗砂粒帶到下一道細(xì)砂紙上去。D磨制軟材料時(shí)，可在砂紙上涂上一層潤(rùn)滑劑，如機(jī)油、汽油、肥皂水等，以免砂粒嵌入軟金屬內(nèi)。2、拋光時(shí)注意事項(xiàng)A除拋光膏外，拋光粉都要配成拋光液使用。粗拋用拋光粉的粒度為500～600號(hào)(篩目)，精拋用的拋光粉要求選得更細(xì)。B拋光時(shí)應(yīng)使試樣磨面均衡地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，壓力不宜過(guò)大，并應(yīng)使試樣沿拋光盤的半徑方向從中心到邊緣來(lái)回移動(dòng)。C拋光過(guò)程中要不斷注入適量拋光液。若拋光布上拋光液太多，會(huì)使鋼中夾雜物及鑄鐵中的石墨脫落，拋光面質(zhì)量也不好；若太少，將使拋光面變成晦暗而有黑斑。D拋光后期，應(yīng)使試樣在拋光盤上各方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以防止鋼中夾雜物產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象。E為盡量減少拋光面表層金屬變形的可能性，整個(gè)拋光時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，磨痕全部消除出現(xiàn)鏡面后，拋光可停止，試樣用水沖洗或用酒精洗干凈后就要轉(zhuǎn)入浸蝕或直接在顯微鏡下觀察。3、金相顯微鏡使用注意事項(xiàng)：金相顯微鏡是貴重的精密的光學(xué)儀器，在使用時(shí)一定要自覺(jué)遵守實(shí)驗(yàn)室的制度和必要的規(guī)定：①初次操作顯微鏡前，應(yīng)首先了解顯微鏡的基本原理、構(gòu)造、各主要附件的作用、位置等，并了解顯微鏡使用注意事項(xiàng)。②金相樣品要干凈，不要?dú)埩粲芯凭徒g劑，以免腐蝕物鏡的透鏡。不能用手摸透鏡，擦透鏡要用擦鏡頭紙。③照明燈炮電壓，—般為6V、8V。必須通過(guò)降壓變壓器使用，千萬(wàn)不可將其直接插入220V電源，以免燒毀燈泡及發(fā)生觸電事故。④操作要細(xì)心，不得有粗暴和劇烈的動(dòng)作。安裝、更換鏡頭及其它附件時(shí)要小心，不得摔在地上或桌上。⑤調(diào)焦距時(shí)要避免物鏡與樣品接觸。應(yīng)先將載物臺(tái)下降，使樣品盡量靠近物鏡(不能接觸)，然后用眼從目鏡中觀察，先用雙手旋轉(zhuǎn)粗調(diào)焦手輪。使載物臺(tái)慢慢上升，待看到組織后，再調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)焦手輪，直到圖象清晰為止。⑥使用中出現(xiàn)故障立即報(bào)告老師，不得私自處理。⑦使用完畢，關(guān)閉電源，把鏡頭與附件放回附件盒，把顯微鏡恢復(fù)成使用前狀態(tài)。六、結(jié)果處理按照實(shí)驗(yàn)步驟中③、④的要求，畫(huà)下45鋼和工業(yè)純鐵的組織圖。七、思考題1、簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容。2、簡(jiǎn)述金相顯微樣品的制備過(guò)程(僅為機(jī)械拋光法及一般化學(xué)浸蝕法)

實(shí)驗(yàn)11、納米二氧化鈦光催化劑的合成及表征一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解納米光催化技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和發(fā)展趨勢(shì)。2．掌握溶膠-凝膠法制備納米粒子的原理，用溶膠-凝膠法制備納米TiO2微粉。3．了解納米粒子常用的表征手段。4．掌握納米材料的合成方法并對(duì)其了解應(yīng)用前景。二、實(shí)驗(yàn)原理自70年代初發(fā)現(xiàn)二氧化鈦電極具有光照下分解水的功能以來(lái)，有關(guān)二氧化鈦半導(dǎo)體光催化劑的研究成為環(huán)境領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。用半導(dǎo)體光催化分解毒性有機(jī)物有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，適當(dāng)選擇催化劑，可以利用太陽(yáng)能處理毒物，節(jié)約能源；第二，一些半導(dǎo)體的光生空穴具有很強(qiáng)的氧化能力，能徹底降解絕大多數(shù)有機(jī)物質(zhì)，而且能將它們最后分解為二氧化碳、水和無(wú)機(jī)物，避免了用化學(xué)方法處理帶來(lái)的二次污染。制備納米粒子的方法很多，如化學(xué)沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱法、微乳液法、反相膠團(tuán)法、氣相法等。溶膠－凝膠法(Sol－Gel法)是指無(wú)機(jī)物或金屬醇鹽經(jīng)過(guò)溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)熱處理而成的氧化物或其它化合物固體的方法。溶膠是指微小的固體顆粒懸浮分散在液相中，并且不停的進(jìn)行布朗運(yùn)動(dòng)的體系。根據(jù)粒子與溶劑間相互作用的強(qiáng)弱，通常將溶膠分為親液型和憎液型兩類。由于界面原子的Gibbs自由能比內(nèi)部原子高，溶膠是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。凝膠是指膠體顆粒或高聚物分子互相交聯(lián)，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙中充滿了液體(在干凝膠中的分散介質(zhì)也可以是氣體)的分散體系。并非所有的溶膠都能轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，凝膠能否形成的關(guān)鍵在于膠粒間的相互作用力是否足夠強(qiáng)，以致克服膠粒－溶劑間的相互作用力。對(duì)于熱力學(xué)不穩(wěn)定的溶膠，增加體系中粒子間結(jié)合所須克服的能壘可使之在動(dòng)力學(xué)上穩(wěn)定。因此，膠粒間相互靠近或吸附聚合時(shí)，可降低體系的能量，并趨于穩(wěn)定，進(jìn)而形成凝膠。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：(1)反應(yīng)溫度低，反應(yīng)過(guò)程易于控制；(2)制品的均勻度和純度高、均勻性可達(dá)分子或原子水平；(3)化學(xué)計(jì)量準(zhǔn)確，易于改性，摻雜的范圍寬(包括摻雜的量和種類)；(4)從同一種原料出發(fā)，改變工藝過(guò)程即可獲得不同的產(chǎn)品如粉料、薄膜、纖維等；(5)工藝簡(jiǎn)單，不需要昂貴的設(shè)備。但目前該項(xiàng)技術(shù)還處于發(fā)展完善階段，如采用的金屬醇鹽成本較高以及如何選擇催化劑、溶液的pH值、水解、聚合溫度以及防止凝膠在干燥過(guò)程中的開(kāi)裂等。隨著科學(xué)工作者的不斷努力，對(duì)溶膠－凝膠機(jī)理的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，其方法在制備新材料領(lǐng)域會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。鈦酸四丁酯的水解反應(yīng)為分步水解，方程式為：Ti(OR)n+H2OTi(OH)(OR)n-1+ROHTi(OH)(OR)n-1+H2OTi(OH)2(OR)n-2+ROH……反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行,直到生成Ti(OH)n.縮聚反應(yīng)：—Ti—OH+HO—Ti——Ti—O—Ti+H2O—Ti—OR+HO—Ti——Ti—O—Ti+ROH最后獲得氧化物的結(jié)構(gòu)和形態(tài)依賴于水解與縮聚反應(yīng)的相對(duì)反應(yīng)程度，當(dāng)金屬-氧橋-聚合物達(dá)到一定宏觀尺寸時(shí)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)從而溶膠失去流動(dòng)性，即凝膠形成。納米材料的表征方法包括：（1）粒度分析：激光粒度分析法、電鏡法粒度分析法等；（2）形貌分析：掃描電鏡、透射電鏡、掃描探針顯微鏡和原子力顯微鏡等；（3）成分分析：包括體材料分析方法和表面與微區(qū)成分分析方法，體相材料分析方法有原子吸收光譜法，電感耦合等離子體發(fā)射法，X射線熒光光譜分析法。表面與微區(qū)成分分析方法包括電子能譜分析法、電子探針?lè)治龇椒ā㈦婄R-能譜分析方法和二次離子質(zhì)譜分析方法等）；（4）結(jié)構(gòu)分析：X射線衍射，電子衍射等；（5）界面與表面分析：X射線光電子能譜分析，俄歇電子能譜儀等。三、儀器與試劑儀器：電磁攪拌器，離心機(jī)，恒溫干燥廂，高溫爐，光化學(xué)反應(yīng)器（南京長(zhǎng)寧無(wú)線電廠）；高速離心機(jī)（15000轉(zhuǎn)/min），紫外－可見(jiàn)分光光度計(jì)；X－射線衍射儀；透射電子顯微鏡。試劑：鈦酸丁酯，無(wú)水乙醇，冰醋酸，甲基橙（各試劑均用A.R或C.P級(jí)產(chǎn)品）。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．納米TiO2的制備室溫下將10mL鈦酸四丁酯緩慢倒入30mL無(wú)水乙醇，放置幾分鐘，得到均勻透明的溶液（1），將10mL冰醋酸加入到10mL蒸餾水與40mL無(wú)水乙醇中，劇烈攪拌，得到溶液（2）。再于劇烈攪拌下將已移入分液漏斗中的溶液（1）緩慢滴加到溶液（2）中，約25min滴完，得到均勻透明的溶膠，繼續(xù)攪拌15min后，在室溫下靜置，待形成透明凝膠后，65℃下真空干燥，瑪瑙碾磨，得到干凝膠粉末，再在500℃下于高溫爐中煅燒2h便得到TiO2納米粉體。改變?nèi)芤海?）的用量，探索凝膠形成條件。改變實(shí)驗(yàn)條件，探索凝膠形成條件、煅燒溫度和煅燒時(shí)間對(duì)納料粒子大小的影響。2．納米TiO2的表征以透射電子顯微鏡觀測(cè)產(chǎn)物的粒度，以X射線衍射儀測(cè)定產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。五、思考題1．溶膠-凝膠法制備納米氧化物過(guò)程中，哪些因素影響產(chǎn)物的粒子大小及其分布？2．表面化學(xué)角度考慮，如何減少納米粒子在干燥過(guò)程中的團(tuán)聚？3．納米粒子常用的表征手段有哪些？附注與說(shuō)明X射線衍射(XRD)譜圖XRD技術(shù)所能解決是根據(jù)譜圖中衍射峰的寬度定性判斷所檢測(cè)物質(zhì)（粉末或薄膜）的粒徑大小，因?yàn)橥N晶體的粒徑大小與其衍射峰的寬度成反比關(guān)系。將經(jīng)300,400,500,