聚合物结构与性能.ppt

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1、第三章高聚物的晶态结构Chapter3Structureandmorphologyofcrystallinepolymers第三章高聚物的晶态结构Structureandmorphologyofcrystallinepolymers3.1聚集态结构概述(Introductiontoaggregates)3.2高分子结晶特点(specialfeaturesofpolymercrystals)3.3高聚物的结晶形态(morphologyofpolymercrystalline)3.4结晶高聚物的结构模型(structuremodelsofc

2、rystallinepolymers)3.5高聚物的结构与X-射线衍射图的关系(RelationshipbetweenstructureandX-raypattern)3.1聚集态结构概述(stateofaggregation)3.1.1小分子聚集态结构分子的聚集态结构有三种类型：(1)晶态(crystallinestate)--分子间的排列具有三维远程有序。(2)液态(liquidstate)--分子间的几何排列只有近程有序。(3)气态--分子间的几何排列既无远程有序，也无近程有序。3.1Introductiontoaggregate

3、s3.1.1Introductiontosmallmolecularaggregates二种过渡状态：玻璃态(glassystate):它既象固体一样具有一定的形状和体积，又象液体一样，分子间的排列只有近程有序，而无远程有序。它实际上是一种“过冷液体”，只是由于粘度太大，不易查出它的流动而已。液晶(liquidcrystals)态(liquidcrystalstate,liquidcrystallinestate):它既能流动，分子间的排列又具有相当程度的有序性。这是一类分子具有高度几何不对称性(细而长)的物质，从各向异性的晶态过渡到各

4、向同性的液态中经历的“个向异性液态”的过渡状态。3.1.2大分子的聚集态结构对于高聚物来说，除了不存在气态外，同样存在着晶态、液态、玻璃态和液晶等状态。不过，由于高分子链的高度几何不对称性和柔性，高聚物的聚集态结构要比小分子复杂的多。例如，高分子的结晶态有：(1)spherulites;(2)lamellae(chain-foldedcrystals,chain-extendedcrystals)--polymersinglecrystals;(3)imperfectbundle-likecrystals;(4)dendrites;(5

5、)shish-kebabstructure.3.1Introductiontoaggregates3.1.2Introductiontomacromolecularaggregates高分子液晶态(liquidcrystal,mesomorphousstructures,mesophases)有：(1)近晶相(smecticmesophase);(2)向列相(nematicmesophase);(3)胆甾相(cholesterinicmesophase)mesomorphicphase(介晶相，液晶相)；mesomorphicstate

6、介晶态，液晶态。mesophase中间相。晶体具有三维长程有序，聚合物熔体没有有序性。因此，在理论上可能存在一维或二维有序的情况。3.1Introductiontoaggregates3.1.2Introductiontomacromolecularaggregates非晶态(amorphousphase,non-crystallinestate)：例如，高聚物玻璃态，和熔体一般是非晶的。非晶态高聚物一般有无规线团模型(randomcoilmodel)(1956,Flory)和局部有序。例如，折叠链樱状(folded-chainfrin

7、gedmicellargrainmodel)(1972,Yeh)，塌球模型，曲棍模型，链状分子模型。等。3.1Introductiontoaggregates3.1.2Introductiontomacromolecularaggregates3.2高分子结晶特点(specialfeaturesofpolymercrystals)高聚物晶体结构研究远比低分子要困难，目前尚无如低分子物质结构分析那样成熟的方法可循，高聚物晶体与低分子晶体比较至少有下面几方面特点。Chapter3Structureandmorphologyofcrystal

8、linepolymers3.2.1晶胞(unitcell)70年前，高聚物科学工作者已利用X射线衍射(X-raydiffraction)测得高聚物晶胞尺寸在1～2nm左右，但当时受很多受“胶体缔合论”束缚的