固體材料的密度測試

1、材料科學(xué)實(shí)驗講義(一級實(shí)驗指導(dǎo)書)東華大學(xué)材料科學(xué)與工程中心實(shí)驗室 匯編2009年7月I. 固體材料的密度測試一、實(shí)驗?zāi)康拿芏仁歉叻肿硬牧系囊粋€重要物理參數(shù)，是其內(nèi)在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jié)構(gòu)和形態(tài)結(jié)構(gòu)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(shí)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(shí)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(jìn)行測定，測試原理簡單，操作簡便快捷。圖1 ULTRAPYCNOMETER1000型全自動密度計測試原理流程圖

2、圖1是ULTRAPYCNOMETER1000型全自動密度計測試流程圖。采用氮?dú)庾鳛閷?shí)驗氣體，應(yīng)用氣體驅(qū)替的阿基米德原理(密度質(zhì)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(shí)體積。測量樣品質(zhì)量，求出其與真實(shí)體積之比，即得到密度值。三、儀器與樣品1、儀器：(Quantachrome)ULTRAPYCNOMETER1000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(zhǔn)小球體積：7.0699cc(小)；28.9583cc(中)；56.5592cc(大)。精確度：0.03%(小)；

3、0.03%(中)；0.02%(大)。重復(fù)性：0.015%(小)；0.015%(中)；0.01%(大)。分辨率：0.0001g/cc氣體：高純氦或高純氮。2、樣品：聚酯切片、丙綸、聚丙烯腈粉末四、實(shí)驗步驟1、選擇1-Run，輸入相應(yīng)樣品池大小，其中1-large，2-medium，3-small；2、Enter weight 輸入樣品質(zhì)量；3、Enter Sample 輸入樣品編號；4、Run Mode 選擇2-Multi Run；5、Multiple Run Mode 輸入運(yùn)行最大次數(shù)；6、Enter Runs to Avg 輸入平均次數(shù)；7、Enter Run Deviation 輸入允許偏

4、差值；8、Print at End of Run 需要打印選1-Yes，不需要選2-No；9、Enter Purge Mode 輸入吹掃方式，選1-flow；10、Enter Purge Time 輸入吹掃時間 (1分鐘)； 11Press Enter to Start 按Enter 開始。五、實(shí)驗結(jié)果與數(shù)據(jù)處理列表表達(dá)測試結(jié)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(zhǔn)確測定材料密度，實(shí)驗中應(yīng)注意哪些方面？II. 液體的密度測試一、實(shí)驗?zāi)康耐ㄟ^本實(shí)驗應(yīng)達(dá)到以下目的：1了解“U”型管振蕩法密度計測定液體密度的基本原理。2學(xué)會使用“U”型管振蕩法密度計測定液體密度。二、實(shí)驗原理“U”

5、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(jù)20ºC時樣品餾出液的振動頻率自動計算得到餾出液的密度。三、儀器與試劑儀器：ZYMD-1型智能液體密度計。試劑：蒸餾水、乙醇、丙酮。四、實(shí)驗步驟1、密度計的校準(zhǔn)接通220V電源，打開密度計后面板開關(guān)，預(yù)熱30min。測量前首先對密度計進(jìn)行自身校準(zhǔn)，步驟如下：取潔凈樣品杯，倒入蒸餾水，將進(jìn)液管插入蒸餾水中，另取一燒杯放在排液管出口處；用泵輪壓管裝置壓緊導(dǎo)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(zhǔn)確度，應(yīng)采樣23次；待溫度恒定為20±0.1ºC時，聽到提示音后，同時按住Shift鍵和Cal鍵，

6、此時密度值應(yīng)顯示為0.9981。注意：校準(zhǔn)儀器時，水要保證其純度，多進(jìn)幾次液，并保證“U”型管內(nèi)無氣泡，才能使校準(zhǔn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。儀器校準(zhǔn)完成后，懸空進(jìn)液管，按住清洗鍵(clean鍵)，待所有蒸餾水排空后，放開清洗鍵。以上操作完成后，就可以進(jìn)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(jìn)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(zhǔn)確度，應(yīng)采樣23次。(3) 待溫度恒定為20±0.1ºC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)按下此鍵可恢復(fù)顯示密度值

7、。(4) 樣品測量完成后，應(yīng)及時排空樣液，將進(jìn)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(guān)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“U”型管內(nèi)看不到殘余物。(2) 用蒸餾水清洗管路。(3) 用蒸餾水和空氣交替35次進(jìn)行清洗，直到由觀察窗觀察“U”型管內(nèi)部無殘留物為止。4、關(guān)機(jī)保管儀器清洗完畢后，如不再測量其他樣品，就可以關(guān)閉后面板電源開關(guān)，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(dǎo)液管長時間被壓緊產(chǎn)生粘連。五、實(shí)驗結(jié)果與數(shù)據(jù)處理列表表達(dá)實(shí)驗結(jié)果與數(shù)據(jù)。六、思考題1、測定液體密度時為什么要恒溫

8、測定？2、清洗儀器管路時須注意什么問題？附表1常見高分子材料的密度密度/（g/cm3）材料密度/（g/cm3）材料0.8硅橡腔（可用二氧化硅填充到1.25）119135增塑聚氯乙烯（大約含有40%增塑劑）0.83聚甲基戊烯120122聚碳酸酯（雙酚A型）085091聚丙烯120126交聯(lián)聚氨酯089093高壓（低密度）聚乙烯126128苯酚甲醛樹脂（未填充）0910921-聚丁烯126131聚乙烯醇09093聚異丁烯125135乙酸纖維素092100天然橡膠130141苯酚甲醛樹脂（填充有機(jī)材料：紙，織物）092098低壓（高密度）聚乙烯130140聚氟乙烯101104尼龍12134140賽璐

9、珞103105尼龍11138141聚對苯二甲酸乙二醇酯104106丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）138150硬質(zhì)PVC104108聚苯乙烯141143聚氧化甲烯（聚甲醛）105107聚苯醚147152脲-三聚氰胺樹脂（加有有機(jī)填料）106110苯乙烯-丙烯腈共聚物147155氯化聚氯乙烯107109尼龍610150200酚醛塑料和氨基塑料（加有無機(jī)填料）112115尼龍6170180聚偏二氟乙烯113116尼龍66180230聚酯和環(huán)氧樹脂（加有玻璃纖維）110140環(huán)氧樹脂，不飽和聚酯樹脂186188聚偏二氯乙烯114117聚丙烯腈210220聚三氟-氯乙烯115125乙酰丁酸纖維素210230聚四氟乙烯116120聚甲基丙烯酸甲酯118124丙酸纖維素117120聚乙酸乙烯酯常見液體的密度序號物質(zhì)名稱密度(20ºC)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0.79極易燃無6異丁醇0.802