聚合物结晶结构.pptx

晶态聚合物定义：大量实验证明，如果高分子链本身具有必要的规整结构，同时予以适宜的条件（温度等），聚合物定义：大量实验证明，如果高分子链本身具有必要的规整结构，同时予以适宜的条件（温度等），聚合物就会发生结晶。就会发生结晶。聚合物的结晶结构聚合物的结晶结构 结晶结构=点阵+结构单元实验依据：实验依据：1 1、X X射线衍射花样射线衍射花样 2 2、衍射曲线、衍射曲线第1页/共18页X X射线衍射花样射线衍射花样 等规立构PS 无规立构PS 等规立构PS既有衍射环也有弥散环，而无规立构PS仅有弥散环。第2页/共18页衍射曲线 等规立构PS的X射线衍射曲线 利用衍射仪，便可得到衍射强度和衍 射角的关系曲线。结晶聚合物具有尖锐的 衍射峰，非晶聚合物具 有平坦的衍射峰。通常，结晶聚合物是部分结晶或半结晶的多晶体，既有结晶部分也有非结晶部分。结晶度！第3页/共18页 表征结晶度的意义第4页/共18页表征结晶度的意义聚合物的一些物理性能和机械性能与其结晶度有着密切的关系。结晶度越大，晶区范围越大，材料的强度，硬度，刚度越高，密度越大，尺寸稳定性越好，同时耐热性和耐化学性也越好。所以，结晶度是表征聚合物性质的重要参数。第5页/共18页结晶度概念：试样中结晶部分所占的质量分数（质量结晶度 ）或者体积分数（体积结晶度 ）。由于部分结晶聚合物中，晶区和非晶区的界限并不明确，无法准确测量结晶部分的质量或者体积。所以结晶度的概念缺乏明确的物理意义，其数值也随测量方法的不同而不同。结晶部分的体积和质量非晶部分的质量和体积第6页/共18页目前表征结晶度的方法1、密度法 基本依据基本依据：分子链在结晶区规整堆砌，故晶区的密度（pc）大于非晶区的密度(pa)。晶区的比体积(Vc)小于非晶区的比体积(Va)。部分结晶聚合物的密度介于晶区密度和非晶区密度之间。假定：假定：式样的比体积=晶区和非晶区比体积的线性加和。即：则第7页/共18页 假定：式样的密度=晶区密度和非晶区密度的线性加和。即：则：从以上两个求解结晶度的公式可知，若要求得结晶度，需已知3个量，式样的密度，结晶区的密度，非晶区的密度。式样密度 用密度梯度管进行实测 晶区密度 聚合物完全结晶时的密度 非晶区密度聚合物完全非结晶时的密度 目前很多聚合物的结晶区和非晶区密度从 手册中便可查得第8页/共18页 晶区密度：聚合物完全结晶时的密度 晶胞密度 第9页/共18页完全非结晶密度 1、可以从熔体的比体积-温度曲线外推到被测温度求得。2、也可以将熔体淬火，以获得完全非结晶的试样，然后进行实测。第10页/共18页 第11页/共18页2 2、X X射线衍射法射线衍射法依据：总相干散射强度=晶区和非晶区相干散射强度之和。（相干散射强度可用面积来表示）即：第12页/共18页3 3、量热法、量热法依据：聚合物熔融过程中的热效应来测量结晶度 即：第13页/共18页 扫描热差仪（DSC）熔融峰的面积来测量 100%结晶的试样，一般不能得到，可以通过测量一系列不同结晶度试样的 （即峰面积），再外推得到 来确定 第14页/共18页4 4、红外光谱法、红外光谱法1、通过测定聚合物非结晶峰处的强度变化，求出聚合物的结晶度。原理：将聚合物不断加热，在达到熔融温度t1以前，聚合物的吸收谱带维持稳定。在t1-t2之间，晶粒熔融，非晶相增加。在温度t2时，聚合物完全以非晶态存在。但是这种方法在样品达到熔融时的测定方式很不好处理，及其值不易测得，因此，此方法在理论上可行，但实际操作不易实现。第15页/共18页用峰面积法测量结晶度2.1 高聚物的红外光谱中，各谱带对高聚物结构变化的反映不同。随着结晶度的增加，有些谱带的强度增加，有些减弱，也有些不变，显示各谱带与结晶状态有关系。结晶谱带（Ac）随结晶度增加而强度增加的谱带 非晶谱带（Aa）随结晶度增加而强度减弱的谱带 参考谱带（Ar）随结晶度增加而强度不变的谱带 第16页/共18页 2.2 找到聚合物的结晶谱带和非晶谱带，通过这些谱带的面积来计算结晶度。对于校正因子K，若是用于比较，可将K设为1，若是用于绝对测量，则必须经过绝对方法测定，如Ruland方法或者密度法。第17页/共18页感谢您的观看。第18页/共18页