高分子聚集态结构.pptxVIP

研究掌握聚合物的聚集态结构与性能的关系，对选择合适的加工成型条件、改进材料的性能、制备具有预期性能的聚合物材料具有重要意义。;第九章 聚合物的聚集态结构;第九章 聚合物的聚集态结构;第一节 高聚物分子间的作用力;第一节 高聚物分子间的作用力;第一节 高聚物分子间的作用力;第一节 高聚物分子间的作用力;第一节 高聚物分子间的作用力;第一节 高聚物分子间的作用力;第一节 高聚物分子间的作用力;第一节 高聚物分子间的作用力;第一节 高聚物分子间的作用力;第一节 高聚物分子间的作用力;高聚物结晶的形态学 高聚物在结晶中的构象和晶胞;高聚物结晶的形态学;高聚物结晶的形态学;研究手段： 广角XRD，偏光显微镜，电子显微镜。 研究较多的结晶形态： 折叠链片晶(及由此生成的单晶，树枝晶和球晶等多晶体)， 串晶， 伸直链片晶， 纤维晶等。;高聚物结晶的形态学;PE单晶的电子衍射照片;高聚物结晶的形态学;高聚物结晶的形态学;形成条件： 结晶浓度：一般是在极稀的溶液中(浓度约0.01%)缓慢结晶形成的。 （避免分子链的相互缠结，增加结晶的复杂性）;形成条件： 结晶温度： 在适当的条件下，聚合物单晶体还可以在熔体中形成。 此时，要求结晶温度必须足够高，或过冷程度足够小，使结晶速度足够慢，以保证分子链的规整排列和堆砌。;形成条件： 其他因素： 热力学上的不良溶剂(指溶解能力较差的溶剂)有利于生长较大的更为完善的晶体； 同一温度下，高分子倾向于按分子量从大到小的顺序先后结晶出来。晶核通常由样品中最长的分子组成，而最短的分子最后结晶。;特征： 整块晶体具有短程和长程有序的单一晶体结构，分子链作高度规则的三维有序排列，这种内部结构的有序性，使之呈现多面体规整的几何外形，且宏观性质具有明显的各向异性特征； 其片晶的厚度均在10nm左右； 分子链的取向与片状单晶的表面相垂直。 因此，长达几百nm的聚合物分子链在晶片中只能以折叠方式规整地排列。结晶生长是沿螺旋位错中心盘旋生长而变厚。;高聚物结晶的形态学;（2）球晶;球晶的黑十字消光现象;从熔体生长的ipp球晶 的偏光显微镜照片;球晶黑十字消光原理图;高聚物结晶的形态学;高聚物结晶的形态学;高聚物结晶的形态学;(三)树枝晶 形成条件：溶液浓度较大(一般为0.01～0.1%)，温度较低的条件下结晶时，高分子的扩散成为结晶生长的控制因素，此时在突出的棱角上要比其它邻近处的生长速度更快，从而倾向于树枝状地生长，最后形成树枝状晶体。 例如：PE在0.1％二甲苯溶液组成树枝晶的基本结构单元也是折叠链片晶，它是在特定方向上择优生长的结果。;二、串晶和纤维状晶 形成条件： 聚合物溶液和熔体无扰动状态下结晶——折叠片晶结构 聚合物溶液和熔体强烈的流动场——串晶和纤维状晶 具有足够分子链长度的聚合物溶液，在较高的应变速率和温度条件下，可以形成串晶和纤维状晶结构； 前者在相对较后者低的温度下形成。;二、串晶和纤维状晶的特征： 串晶：由伸直链纤维状晶为脊纤维(直径约30nm)和附生的间隔的折叠链片晶组成的状似羊肉串的形态，故称之为串晶。 纤维状晶：折叠链片晶在纤维状晶表面附生发展形成(其尺寸不大于1 μm)，两者具有分子间的结合。 由于串晶和纤维状晶特殊的形态结构，其力学性能要优于普通的折叠链结构。;高聚物结晶的形态学;高聚物结晶的形态学;第三节 高分子的聚集态结构模型;聚合物的晶态结构模型;缨状胶束模型的基本特点: 一个分子链可以同时穿越若干个晶区和非晶区， 在晶区中分子链互相平行排列， 在非晶区中分子链互相缠结呈卷曲无规排列。 这是一个两相结构模型，即具有规则堆砌的微晶 (或胶束)分布在无序的非晶区基体内。 ;聚合物的晶态结构模型;折叠链模型：聚合物晶体中，高分子链以折叠的形式堆砌起来的。 伸展的分子倾向于相互聚集在一起形成链束，分子链规整排列的有序链束构成聚合物结晶的基本单元。这些规整的有序链束表面能大自发地折叠成带状结构，进一步堆砌成晶片。 ;近邻折叠链模型 这种模型认为—分子链规整排列的链束，构成高聚物结晶的基本结构单元，这种规整的结晶链束细而长， 表面能很大，不稳定，会自发地折叠成带状结构。 另一种说法认为，链折叠是直接由单根分子链进行的。;(三)插线板模型 (Switchboard model) Flory等于60年代初提出的一种非邻位无规折叠模型。 组成片晶的杆(stems)是无规连接的，即从一个片晶出来的分子链并不在其邻位处回折到同一片晶，而是在进入非晶