材料科學實驗講義

材料科學實驗講義

東華大學材料科學與工程中心實給室匯編

2009年7月

I.固體材料的密度測試

一、實驗目的

密度是高分子材料的一個重要物理參數，是其內在結構特點的一種表征。測定高

分子材料的密度不但可以了解它們基本的物理性能，而且可作為研究超分子結構和形

態(tài)結構的一種有效手段。測定高分子材料密度還能鑒別材料品種，對高分子材料密度

的研究具有較大的理論意義和實際意義。

通過本試驗，了解全自動密度計的測試原理，掌握儀器的操作。

二、實驗原理

測定材料密度的方法很多，本試驗采用全自動密度計進行測定，測試原理簡單，

操作簡便快捷。

Evacuationrate

needlevalve

圖1ULTRAPYCNOMETER1000型全自動密度計測試原理流程圖

圖1是ULTRAPYCNOMETER1000型全自動密度計測試流程圖。采用氮氣作為實驗

氣體，應用氣體驅替的阿基米德原理（密度=質量/體積），利用小分子直徑的惰性氣體

在一定條件下的玻爾定律（PV=nRT）,精確測量被測材料的真實體積。測量樣品質量，

求出其與真實體積之比，即得到密度值。

三、儀器與樣品

1、儀器：（Quantachrome）ULTRAPYCNOMETERlOOO型真密度分析儀。微處理器

控制的氣體膨脹真密度分析儀。

樣品池體積：10cc（小）；50cc（中）；135cc（大）。

校準小球體積:7.0699cc（小）；28.9583cc（中）；56.5592cc（大）。

精確度:0.03%（?。?.03%（中）；0.02%（大）。

重復性：0.015%（?。?；0.015%（中）；0.01%（大）。

分辨率：0.000lg/cc

氣體：高純氧或高純氮。

2、樣品：聚酯切片、丙綸、聚丙烯庸粉末

四、實驗步驟

1、選擇1-Run,輸入相應樣品池大小,其中1-large,2-medium,3-smaIl；

2、Enterweight輸入洋品質量；

3、EnterSample輸入樣品編號；

4、RunMode選擇2-MultiRun；

5^MultipleRunMode輸入運行最大次數；

6、EnterRunstoAvg輸入平均次數；

7、EnterRunDeviation輸入允許偏差值；

8、PrintatEndofRun需要打印選1-Yes,不需要選2-No；

9、EnterPurgeMode輸入吹掃方式，選1-flow；

10^EnterPurgeTime輸入吹掃時間（1分鐘）；

11.PressEntertoStart按Enter開始。

五、實驗結果與數據處理

列表表達測試結果。

六、思考題

1.簡述全自動密度計測定材料密度的原理。

2.為準確測定材料密度，實驗中應注意哪些方面？

II.液體的密度測試

一、實驗目的

通過本實驗應達到以下目的：

1.了解型管振蕩法密度計測定液體密度的基本原理。

2.學會使用型管振蕩法密度計測定液體密度。

二、實驗原理

“u”型管中試樣密度的變化回引起振動頻率的改變，儀器可根據2（rc時樣品偶

出液的振動頻率自動計算得到儲出液的密度。

三、儀器與試劑

儀器：ZYMD-1型智能液體密度計。

試劑：蒸儲水、乙醇、丙酮。

四、實驗步驟

1、密度計的校準

接通220V電源，打開密度計后面板開關，預熱30min。測量前首先對密度計進行

自身校準，步驟如下：取潔凈樣品杯，倒入蒸儲水，將進液管插入蒸儲水中，另取一燒

杯放在排液管出口處；用泵輪壓管裝置壓緊導液管，聽見掛鉤響聲即為卡緊；按下采樣

鍵開始自動采樣，為保證測量的準確度，應采樣2?3次；待溫度恒定為20±01C時，聽

到提示音后，同時按住Shift鍵和Cal鍵，此時密度值應顯示為0.9981。注意：校準儀器

時，水要保證其純度，多進幾次液，并保證型管內無氣泡，才能使校準數據準確。

儀器校準完成后，懸空進液管，按住清洗鍵(clean鍵)，待所有蒸儲水排空后，放

開清洗鍵。以上操作完成后，就可以進行樣品的測量了。

2、樣品測量

(1)取潔凈樣品杯，倒入少量樣品，將進液管插入樣液中，另取一燒杯放在排液管

出口處。

(2)按下采樣鍵開始自動采樣，為保證測量的準確度，應采樣2?3次。

(3)待溫度恒定為20=0.1℃時，聽到提示音后，讀取液體密度值，此時密度值指

示燈亮，按下切換鍵讀取酒精度值，此時酒精度指示燈亮，重新連續(xù)按下此挫可恢復

顯示密度值。

(4)樣品測量完成后，應及時排空樣液，將進液管懸空，按住清洗鍵直至所有液體

排空即可。

3、儀器清洗

每次樣品排空后都要及時清洗，如想清洗干凈，關鍵是選擇合適的清洗液。

(1)把合適的清洗液吸入管路連續(xù)清洗，直至型管內看不到殘余物。

(2)用蒸饋水清洗管路。

(3)用蒸儲水和空氣交替3?5次進行清洗，直到由觀察窗觀察“U”型管內部無殘留

物為止。

4、關機保管儀器

清洗完畢后，如不再測量其他樣品，就可以關閉后面板電源開關，拔掉電源線，

打開泵輪壓管裝置掛鉤，松開壓管裝置，這樣做是為了防止導液管長時間被壓緊產生

粘連。

五、實驗結果與數據處理

列表表達實驗結果與數據。

六、思考題

1、測定液體密度時為什么要恒溫測定？

2、清洗儀器管路時須注意什么問題？

常見高分子材料的密度

密度/(g/cm3)材料密度/(g/cm3)材料

硅橡腔（可用二氧化硅填充增塑聚氯乙烯（大約含

0.81.19-1.35

到1.25）有40%增塑劑）

0.83聚甲基戊烯1.20-1.22聚碳酸酯（雙酚A型）

0.85?0.91聚丙烯1.20?1.26交聯聚氨酯

苯酚甲醛樹脂（未填

0.89~0.93高壓（低密度）聚乙烯1.26-1.28

充）

0.91-0.921-聚丁烯1.26-1.31聚乙烯醇

0.9-0.93聚異丁烯1.25-1.35乙酸纖維素

苯酚甲醛樹脂（填充有

0.92-1.00天然橡膠1.30-1.41

機材料：紙，織物）

0.92?0?98低壓（高密度）聚乙烯1.30-1.40聚氟乙烯

1.01?1.04尼龍121.34-1.40賽璐珞

聚對苯二甲酸乙二醇

1.03?1.05尼龍111.38?1.41

酯

丙烯牌.丁二烯-苯乙烯共聚

1.04-1.061.38-1.50硬質PVC

物（ABS）

1.04-1.08聚苯乙烯1.41-1.43聚氧化甲烯（聚甲醛）

麻-三聚鼠胺樹脂（加

聚苯酸

1.05-1.071.47-1.52有右機填料）

1.06-1.10苯乙烯.丙烯月青共聚物1.47-1.55氯化聚氯乙烯

酚醛塑料和氨基塑料

1.07-1.09尼龍6101.50-2.00

（加有無機填料）

1.12~1.15尼龍61.70-1.80聚偏二氟乙烯

聚酯和環(huán)氧樹脂（加有

1.13?L16尼龍661.80-2.30

玻璃纖維）

1.10-1.40環(huán)氧樹脂，不飽和聚酯樹脂1.86-1.88聚偏二氯乙烯

1.14~1.17聚丙烯懵2.10-2.20聚三氟■氯乙烯

1.15-1.25乙酰丁酸纖維素2.10-2.30聚四氟乙烯

1.161.20聚甲基丙烯酸甲酯1.18-1.24丙酸纖維素

1.17-1.20聚乙酸乙烯酯

常見液體的密度

序號物質名稱密度（20。0易燃性毒性

1水0.99822無無

2甲醇0.792極易燃有毒

3乙醇0.789極易燃無

4丁醇0.809易燃無

5丙酮