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高分子结晶知识

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一楼度娘


1楼2016-05-03 22:34回复
    高聚物的结晶能力与结晶过程
    总的来说,影响结构过程的内部因素是聚合物必须具有化学结构的规则性和几何结构的规整性才能结晶。


    2楼2016-05-03 22:35
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      典型例子:
      聚乙烯、聚偏氯乙烯、聚异丁烯、聚四氟乙烯、反式聚丁二烯、全同聚丙烯、全同聚苯乙烯等易结晶。无规聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、顺式聚丁二烯、乙烯丙烯无规共聚物等不结晶。聚氯乙烯为低结晶度。天然橡胶在高温下结晶。
      此外柔性好和分子间作用力强也是提高结晶能力的因素,前者提高了链段向结晶扩散和排列的活动能力,后者使结晶结构稳定,从而利于结晶,典型例子是尼龙(由于强的氢键)。


      3楼2016-05-03 22:35
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        影响结晶过程的外界因素主要有:
        (1)温度(理解为提供热能);
        (2)溶剂(提供化学能),称溶剂诱导结晶;
        (3)应力或压力(提供机械能),称应力诱导结晶;
        (4)杂质(成核或稀释)。


        4楼2016-05-03 22:35
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          结晶度
          结晶性高聚物与结晶高聚物是两个不同的概念,有能力结晶的高聚物称为结晶性高聚物,但由于条件所限(比如淬火),结晶性高聚物可能还不是结晶高聚物,而是非晶高聚物,但在一定条件下它可以形成结晶高聚物。


          5楼2016-05-03 22:36
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            高分子结晶总是不完全的,因而结晶高分子实际上只是半结晶聚合物(semi-crystalline polymer)。用结晶度来描述这种状态,其定义是:结晶度和结晶尺寸均对高聚物的性能有着重要的影响。


            6楼2016-05-03 22:37
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              结晶度和结晶尺寸影响的性能:
              (1)力学性能:
              结晶使塑料变脆(冲击强度下降),但使橡胶的抗张强度提高。
              (2)光学性能
              结晶使高聚物不透明,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度,不仅提高了强度(减小了晶间缺陷)而且提高了透明性(当尺寸小于光波长时不会产生散射)。
              (3)热性能
              结晶使塑料的使用温度从 提高到 。
              (4)耐溶剂性、渗透性等得到提高,因为结晶分子排列紧密。
              淬火或添加成核剂能减小球晶尺寸,而退火用于增加结晶度,提高结晶完善程度和消除内应力。


              7楼2016-05-03 22:39
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                结晶热力学
                与小分子不同,高分子的结晶熔融发生在一个较宽的温度范围,称“熔限”。但高分子结晶化和晶体熔融仍是一个热力学相变过程,达到平衡时有:
                高聚物的取向态结构
                无论结晶或非晶高聚物,在外场作用下(如拉伸力)均可发生取向(orientation),取向程度用取向函数 表示。
                高聚物的液晶态结构
                高分子液晶(liquid crystal)态是在熔融态或溶液状态下所形成的有序流体的总称,这种状态是介于液态和结晶态的中间状态。
                (1)按分子排列方式分为近晶型、向列型和胆甾型,它们存在一维至二维的有序结构。
                (2)按生成方式分为热致性液晶和溶致性液晶,前者通过加热在一定温度范围内(从Tm到清亮点)得到有序熔体,后者在纯物质中不存在液晶相,只有在高于一定浓度的溶液中才能得到。
                (3)按介晶元在分子链中的位置可分为主链型液晶和侧链型液晶。液晶有特殊的黏度性质,在高浓度下仍有低黏度,利用这种性质进行“液晶纺丝”,不仅极大改善了纺丝工艺,而且其产品具有超高强度和超高模量,最著名的是称为凯夫拉(kevlar)纤维的芳香尼龙。
                高分子侧链液晶的电光效应还用于显示。
                共混高聚物的织态结构
                实际高分子材料常是多组份高分子体系或复合材料,这里只讨论高分子与高分子的混合物,通称共混高聚物(polyblend or blend),它们是通过物理方法将不同品种高分子掺混在一起的产物,由于共混高聚物与合金有许多相似之处,也被人形象地称为“高分子合金”。
                共混的目的是为了取长补短,改善性能,最典型的用橡胶共混改性塑料的例子是高抗冲聚苯乙烯和ABS(有共混型或接枝型)。
                高分子混合物很难达到分子水平的混合,因为根据热力学相容的条件。


                8楼2016-05-03 22:40
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