晶态结构模型及单晶、球晶结构..ppt

Chapter 2 高聚物的凝聚态结构
晶态结构模型
高分子晶态结构模型
X-射线衍射实验结果
(1)晶区和非晶区共存
(2)晶区尺寸大约为10nm
无规聚丙烯
等规聚丙烯
铝箔
缨状胶束模型(两相模型)Fringed micelle model (Two-phase model)
10nm
模型的特点
晶区与非晶区共存;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;一个分子链可以同时穿越若干个晶区和非晶区。
可解释的事实
密度、熔限、拉伸聚合物的光学双折射与圆弧衍射花样等
局限:
未描述晶体的具体形状
未提出晶体间的关系
未体现结晶条件的影响
单晶的发现及其结构
mm
1957年,Keller、Till、Fischer同时报道了聚合物单晶的发现
(2) 厚度随结晶温度增加而增加
(3) 分子链沿厚度方向取向
(1) 厚度100A
。
单晶的结构特点:
100A
。
分子链唯一的方式是在厚度方向上折叠
PE单晶中分子链的构象
10nm

10nm = 40个单体单元~ 1000分子量
分子量5万的聚乙烯链长度为500nm
规则近邻折叠
近邻松散折叠
无规折叠(插线板)
折叠链模型Folded chain model
go
Wittmann JC, Lotz B. J Polym Sci, Polym Phys. 23:205 (1985)
聚乙烯菱形晶片的扇形化
聚乙烯单晶片硝化/GPC实验
M0
M0部分的含量应大于95%
单晶片表层折叠部分非常厚,
即并非规则折叠,而是松散折叠
小角中子散射(SANS)测定分子尺寸的结果
聚合物
结晶过程
熔融态
结晶态
PE
从熔体中淬火


PP
从熔体中淬火


淬火后在 137oC退火


i-PS
在 200oC 等温结晶1小时

~
近邻折叠
无规折叠
熔融态