结晶的教案

材料的凝固（结晶）实验

实验教学课时：2小时

教学要求（分别掌握、熟悉、了解三个层次） 教学要求：

1.了解材料凝固（结晶）的热力学条件、结晶的过冷现象、结晶过程。

2.掌握均匀形核的条件、理解非均匀形核的条件。

3.理解形核功、粗糙界面、光滑界面的概念。

4.理解影响形核的主要因数；理解晶体长大的动力学条件。

5.了解晶体长大机制及凝固时晶体的生长形态。

6.理解树枝状长大、伪共晶、离异共晶的概念。

7.了解快均质成核和非均质成核等凝固技术的应用。

实验教学目的：通过实验深刻理解异质成核在实际材料结晶过程中的重要性，掌握从过饱和溶液中结晶晶体的实验方法。

实验教学内容（注明：重点、难点及疑点）

（1）从明矾的过饱和溶液中结晶明矾石晶体。 （2）从氯化铵过饱和溶液中结晶氯化铵雪花状晶体。

实验教学过程设计：

第一次实验：（40分钟实验）

从焊接、铸造、单晶制备、区域提纯等工程问题引入、说明凝固理论的重要性。 2 、

从液态金属的结构特征，均匀形核热力学条件讲清结晶形核的必要条件。 3 、

重点讲纯金属均匀形核临界晶核半径、临界形核功推导。简述非均匀形核，讲清差别。

PET瓶级聚酯切片质量及力n-r_性能研究 中文提要

PET瓶级聚酯切片是通过对聚酯基础切片的固相增粘过程得到的，为了保证生产的瓶子类制品的透明性能，在基础切片的生产过程中添加了第三单体间苯二甲酸进行共聚，以降低分子结构的规整性，提高聚酯切片的结晶温度，降低切片的结晶速率，改进注塑、吹瓶时的加工性能，另外还添加了调色剂、热稳定剂等，以满足瓶片的色值要求，并保证切片在高温下反应时的稳定性，防止热分解。

本文简要介绍了聚酯瓶片的生产工艺过程、质量指标，对影响产品质量及加工使用性能的因素进行了分析、研究，提出了改善瓶片质量的方案；讨论了影响部分聚酯瓶级切片熔体流变性能的因素，并对瓶片加工注塑工艺进行了分析、研究。通过本文的试验研究，我们认为，瓶片的质量主要由基础切片的配方、质量性能和固相缩聚的生产工艺有关。在生产中添加的热稳定剂、调色剂、催化剂等会成为结晶的成核剂，加快结晶，影响产品的加工性能和透明度。SSP生产过程中切片的增粘幅度与生产工艺路、SSP反应停留时问、反应温度等有关，提高反应温度或延长反应时间或增加反应体系中催化剂含量等有利于增粘，并可降低产品中乙醛含量，但会影响切片的色值等其它指标。PET瓶片的熔体属于非牛顿型流体，聚酯切片的特性粘

PET瓶级聚酯切片质量及力n-r_性能研究 中文提要

PET瓶级聚酯切片是通过对聚酯基础切片的固相增粘过程得到的，为了保证生产的瓶子类制品的透明性能，在基础切片的生产过程中添加了第三单体间苯二甲酸进行共聚，以降低分子结构的规整性，提高聚酯切片的结晶温度，降低切片的结晶速率，改进注塑、吹瓶时的加工性能，另外还添加了调色剂、热稳定剂等，以满足瓶片的色值要求，并保证切片在高温下反应时的稳定性，防止热分解。

本文简要介绍了聚酯瓶片的生产工艺过程、质量指标，对影响产品质量及加工使用性能的因素进行了分析、研究，提出了改善瓶片质量的方案；讨论了影响部分聚酯瓶级切片熔体流变性能的因素，并对瓶片加工注塑工艺进行了分析、研究。通过本文的试验研究，我们认为，瓶片的质量主要由基础切片的配方、质量性能和固相缩聚的生产工艺有关。在生产中添加的热稳定剂、调色剂、催化剂等会成为结晶的成核剂，加快结晶，影响产品的加工性能和透明度。SSP生产过程中切片的增粘幅度与生产工艺路、SSP反应停留时问、反应温度等有关，提高反应温度或延长反应时间或增加反应体系中催化剂含量等有利于增粘，并可降低产品中乙醛含量，但会影响切片的色值等其它指标。PET瓶片的熔体属于非牛顿型流体，聚酯切片的特性粘

结晶度的测定

对于结晶聚合物，用DSC(DTA)测定其结晶熔融时，得到的熔融峰曲线和基线所包围的面积，可直接换算成热量。此热量是聚合物中结晶部分的熔融热△Hf。聚合物熔融热与其结晶度成正比,结晶度越高,熔融热越大．如果已知某聚合物百分之百结晶时的熔融热为△Hf*，那么部分结晶聚合物的结晶度θ可按下式计算：

式中θ100%时的熔融热.

△Hf可用DSC(DTA)测定，△Hf*可用三个方法求得：

(1)取100密结晶度的试样，用Dsc(DTA)测其溶融热，即AH2．

(2)取一组已知结晶度的试样(其结晶度用其他方法测定，如用密度梯度法，X射线衍射法等)，用DSC(DTA)测定其熔融热，作结晶度对熔融热的关系图，外推到结晶度为100%时，对应的熔融热△Hf*．此法求得的高密度聚乙烯的△Hf*＝125.9 J/g，聚四氟乙烯的△Hf*=28.0J/g。

(3)采用一个模拟物的熔融热来代表△Hf*．例如为了求聚乙烯的结晶度，可选择正三十二碳烷的熔融热作为完全结晶聚乙烯的熔融热，则

为结晶度(单位用百分表示)，△Hf是试样的熔融热，△Hf*为该聚合物结晶度达到

必须提出，测定时影响DSC(DTA)曲线的因素，除聚合物的组成和结内外，还有晶格缺陷、结晶变态

结晶性塑料和非结晶性塑料的区别

一、什么是结晶性塑料？ （结晶=不透明） 结晶性塑料有明显的熔点，固体时分子呈规则排列。规则排列区域称为晶区，无序排列区域称为非晶区，晶区所占的百分比称为结晶度，通常结晶度在80%以上的聚合物称为结晶性塑料。常见的结晶性塑料有：PE、PP、PA、POM、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯Polybutylene terephthalate）、PET（聚对苯二甲酸乙二酯Polyethylene terephthalate）、PVDF（聚偏氟乙烯）、PTFE、LCP、PPS、PEEK等。

二、结晶对塑料性能的影响

1）力学性能

结晶使塑料变脆（耐冲击强度下降），韧性较强，延展性较差。 2） 光学性能

结晶使塑料不透明，因为晶区与非晶区的界面会发生光散射。减小球晶尺寸到一定程式度，不仅提高了塑料的强度（减小了晶间缺陷）而且提高了透明度，（当球晶尺寸小于光波长时不会产生散射）。 3）热性能

结晶性塑料在温度升高时不出现高弹态，温度升高至熔融温度TM 时，呈现粘流态。因此结晶性塑料的使用温度从Tg （玻璃化温度）提高到TM（熔融温度）。

4）耐溶剂性，渗透性等得到提高，因为结晶分排列更

重结晶 原理：

固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系。一般是温度升高，溶解度增大。若把固体溶解在热的溶剂中达到饱和，冷却时即由于溶解度降低，溶液变成过饱和而析出晶体。利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，可以使被提纯物质从过饱和溶液中析出。而让杂质全部或大部分仍留在溶液中（若在溶剂中的溶解度极小，则配成饱和溶液后被过滤除去），从而达到提纯目的。 由此可见，如果杂质在冷时的溶解度大而产物在冷时的溶解度小，或溶剂对产物的溶解性能随温度的变化大，这两方面都有利于提高回收率。

从上述讨论总可以看出，在任何情况下，杂志的含量过多都是不利的（杂质太多还会影响结晶速度，甚至妨碍结晶的生成）。一般重结晶只适用于纯化杂质含量在5％以下的固体有机混合物。 结晶与重结晶知识集结晶在结晶和重结晶纯化化学试剂的操作中，溶剂的选择是关系到纯化质量和回收率的关键问题。 选择适宜的溶剂

1. 选择的溶剂应不与欲纯化的化学试剂发生化学反应。例如脂肪族卤代烃类化合物不宜用作碱性化合物结晶和重结晶的溶剂；醇类化合物不宜用作酯类化合物结晶和重结晶的溶剂，也不宜用作氨基酸盐酸盐结晶和重结晶的溶剂。

2. 选择的溶剂对欲纯化的化学试剂在热时应具有较大的溶解能力，而在

结晶性塑料和非结晶性塑料的区别

一、什么是结晶性塑料？ （结晶=不透明）

结晶性塑料有明显的熔点，固体时分子呈规则排列。规则排列区域称为晶区，无序排列区域称为非晶区，晶区所占的百分比称为结晶度，通常结晶度在80%以上的聚合物称为结晶性塑料。常见的结晶性塑料有：PE、PP、PA、POM、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯Polybutylene terephthalate）、PET（聚对苯二甲酸乙二酯Polyethylene terephthalate）、PVDF（聚偏氟乙烯）、PTFE、LCP、PPS、PEEK等。

二、结晶对塑料性能的影响

1）力学性能

结晶使塑料变脆（耐冲击强度下降），韧性较强，延展性较差。

2） 光学性能

结晶使塑料不透明，因为晶区与非晶区的界面会发生光散射。减小球晶尺寸到一定程式度，不仅提高了塑料的强度（减小了晶间缺陷）而且提高了透明度，（当球晶尺寸小于光波长时不会产生散射）。

3）热性能

结晶性塑料在温度升高时不出现高弹态，温度升高至熔融温度TM 时，呈现粘流态。因此结晶性塑料的使用温度从Tg （玻璃化温度）提高到TM（熔融温度）。

4）耐溶剂性，渗透性等得到提高，因为结晶分排列更加紧密。

三、影响结晶的因素有哪些？

1）高分子链结构，对称性好、

结晶性塑料和非结晶性塑料的区别

一、什么是结晶性塑料？ （结晶=不透明）

结晶性塑料有明显的熔点，固体时分子呈规则排列。规则排列区域称为晶区，无序排列区域称为非晶区，晶区所占的百分比称为结晶度，通常结晶度在80%以上的聚合物称为结晶性塑料。常见的结晶性塑料有：PE、PP、PA、POM、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯Polybutylene terephthalate）、PET（聚对苯二甲酸乙二酯Polyethylene terephthalate）、PVDF（聚偏氟乙烯）、PTFE、LCP、PPS、PEEK等。

二、结晶对塑料性能的影响

1）力学性能

结晶使塑料变脆（耐冲击强度下降），韧性较强，延展性较差。

2） 光学性能

结晶使塑料不透明，因为晶区与非晶区的界面会发生光散射。减小球晶尺寸到一定程式度，不仅提高了塑料的强度（减小了晶间缺陷）而且提高了透明度，（当球晶尺寸小于光波长时不会产生散射）。

3）热性能

结晶性塑料在温度升高时不出现高弹态，温度升高至熔融温度TM 时，呈现粘流态。因此结晶性塑料的使用温度从Tg （玻璃化温度）提高到TM（熔融温度）。

4）耐溶剂性，渗透性等得到提高，因为结晶分排列更加紧密。

三、影响结晶的因素有哪些？

1）高分子链结构，对称性好、

共结晶和X射线衍射 1) 晶体筛选的准备工作 ① 蛋白样品的准备

蛋白样品PTP1B来源于某某试剂公司，将蛋白质样品于4℃，12,000 rpm离心1min，加液时取上清与池液(Wellbuffer)混合。 ② 结晶试剂盒的准备

分别用Indexl-96、Crystal screen、Crystal screenⅡ、SaltRx、WizardⅠ、WizardⅡ、WizardⅢ、PEG ion、PEGRx-1、PEGRx-2和Natrix约600个条件进行晶体生长的初筛。 ③ PTP1B/HPN 复合物晶体培养及优化

结晶实验均采用悬滴气相扩散法在4℃、10℃、22℃各温度恒温下进行，根据初筛结果根据初筛结晶结果对环境温度、盐类种类、蛋白浓度、沉淀剂浓度、缓冲液种类以及pH值等多种结晶条件来进行优化得到可以衍射的晶体。对于得到的复合物晶体可进行初步的x射线衍射，根据分辨率大小确定晶体质量以便改变筛选条件以达到优化目的。

晶体生长条件初筛所用蛋白浓度为10mg/ml,蛋白所在缓冲液为MES 50mM pH6.5,NaCI 100mM。使用准备的结晶试剂盒进行晶体生长条件的初筛，晶体初筛时生长第一周中第1、3、7天进

结晶水合物中结晶水含量测定

1、实验原理

- - 1 - -

能引起误差的一些操作 mCuSO4 称量的坩埚不干燥 晶体表面有水 晶体不纯有不挥发性杂质 晶体未研细 粉末未全变白停止加热 加热时间过长部分变黑 晶体加热后在空气中冷却 加热过程中有少量晶体溅出 两次称量相差大于0.001g 练习 一、 填空：

1、请写出下列物质的化学式：

胆矾：_____________，明矾：_____________，绿矾：___________，生石膏：_________。 石碱：_____________，纯碱：_____________，烧碱：____________，小苏打：________。

—— —— —— —— —— —— 变量 mH2O —— —— —— X值 - - 2 - -

2、硫酸铜晶体的化学式（CuSO4·xH2O），则晶体中的水与硫酸铜的物质的量之比为_______，晶体中结晶水的质量百分含量为_________；将m1 g晶体受热分解，完全失去结晶水后剩余固体质量为m 2 g，则硫酸铜粉末的物质的量为_________mol，加热过程中失去水的物质的量为__________mol，晶体中的