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高分子材料晶态结构

1、缨状微束模型
结构特点
晶区和非晶区互相穿插，同时存在；一根分子链可以同时穿过几个晶区和非晶区，在晶区中，分子链互相平行排列形成规整的结构，但晶区的尺寸很高分子材料晶态结构

1、缨状微束模型
结构特点
晶区和非晶区互相穿插，同时存在；一根分子链可以同时穿过几个晶区和非晶区，在晶区中，分子链互相平行排列形成规整的结构，但晶区的尺寸很小（10nm左右），晶区在通常情况下是无规取向的；而在非晶区中，分子链的堆砌是完全无序的。这个模型又叫两相结构模型（
2、折叠链模型(folded chain model)
结构特点
大分子链以折叠的形式堆砌形成结晶 .由于每一根高聚物链在晶区连续折叠，相连的链段在晶片中的空间排列是相邻的，故称为近邻规整折叠。
3、插线板模型
结构特点
在晶片中，同一分子相连的两链段并不像折叠链模型那样，都是相邻排列的，也有非相邻排列的，或相邻排列的链段可以属于不同的分子，
高分子材料结晶形态
根据结晶条件不同，又可形成多种形态的晶体：单晶、球晶、伸直链晶片、纤维状晶片和串晶等。
I. 结晶形态
（1）单晶
具有一定几何外形的薄片状晶体。一般聚合物的单晶只能从极稀溶液（%)中缓慢结晶而成。
单晶
1、单晶
（2）球晶
聚合物最常见的结晶形态，为圆球状晶体，尺寸较大，一般是由结晶性聚合物从浓溶液中析出或由熔体冷却时形成的。球晶在正交偏光显微镜下可观察到其特有的黑十字消光或带同心圆的黑十字消光图象。
球晶的黑十字消光现象
2、球晶
图3－34球晶内部扭曲晶片示意图
球晶的偏光显微照片
（3）伸直链晶片
由完全伸展的分子链平行规整排列而成的小片状晶体，晶体中分子链平行于晶面方向，晶片厚度基本与伸展的分子链长度相当。这种晶体主要形成于极高压力下。
（4）纤维状晶和串晶
纤维状晶是在流动场的作用下使高分子链的构象发生畸变，成为沿流动方向平行排列的伸展状态，在适当的条件下结晶而成。分子链取向与纤维轴平行。
聚合物串晶是一种类似于串珠式的多晶体。
结晶度及其测定方法
测定结晶度的方法有密度法、X-射线衍射法、红外光谱法、核磁共振法等，其中密度法较为简单易行。
III. 聚合物结晶过程的特点
聚合物结晶是高分子链从无序转变为有序的过程，有三个特点：
（1）结晶必须在玻璃化温度Tg与熔点Tm之间的温度范围内进行。
聚合物结晶过程与小分子化合物相似，要经历晶核形成和晶粒生长两过程。温度高于熔点Tm，高分子处于熔融状态，晶核不易形成；低于Tg，高分子链运动困难，难以进行规整排列，晶核也不能生成，晶粒难以生长。
高聚物的结晶过程
结晶温度不同，结晶速度也不同，在某一温度时出现最大值，出现最大结晶速度的结晶温度可由以下经验关系式估算：
Tmax = Tm + Tg -
（2）同一聚合物在同一结晶温度下，结晶速度随结晶过程而变化。
一般最初结晶速度较慢，中间有加速过程，最后结晶速度又减慢。
（3）结晶聚合物结晶不完善，没有精确的熔点，存在熔限。
熔限大小与结晶温度有关。结晶温度低，熔限宽，反之则窄。这是由于结晶温度较低时，高分子链的流动性较差，形成的晶体不完善，且各晶体的完善程度差别大，因而熔限宽。
IV. 聚合物结晶过程的影响因素
（1）分子链结构
聚合物的结晶能力与分子链结构密切相关，凡分子结构对称（如聚乙烯）、规整性好（如有规立构聚丙烯）、分子链相互作用强（如能产生氢键或带强极性基团，如聚酰***等）的聚合物易结晶。
分子链的结构还会影响结晶速度，一般分子链结构越简单、对称性越高、取代基空间位阻越小、立体规整性越好，结晶速度越快。
（2）温度：温度对结晶速度的影响极大，有时温度相差甚微，但结晶速度常数可相差上千倍
（3）应力：应力能使分子链沿外力方向有序排列，可提高结晶速度。
（4）分子量：对同一聚合物而言，分子量对结晶速度有显著影响。在相同条件下，一般分子量低结晶速度快，
（5）杂质：杂质影响较复杂，有的可阻碍结晶的进行，有的则能加速结晶。能促进结晶的物质在结晶过程中往往起成核作用（晶核），称为成核剂。
V.