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《用广角X射线衍射系列方法测试和表征高聚物各种相态的结构特征》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第21卷第4期物理学进展Vol.21,No.42001年12月PROGRESSINPHYSICSDec.,2001文章编号:1000O0542(2001)04O0448O11用广角X射线衍射系列方法测试和表征高聚物各种相态的结构特征韩甫田(广东省测试分析研究所,广州510070)摘要:系统地论述了广角X射线衍射系列方法:径向分布函数、圆柱分布函数、取向分布函数、Rietveld粉末衍射全谱图最小二乘拟合、纤维全谱图精修以及衍射全谱图分峰等方法的基础理论、实验方法、计算程序及其可获得的结构参数;阐明采用这些
2、方法研究高聚物非晶相、取向非晶相、结晶相的进展情况;探讨了联用这些方法研究高聚物二相、三相共存结构的一种新思路和新方案,而且已取得一定进展;并展望这一研究框架的全面实现,将能进一步拓展高聚物共混物结构的研究。关键词:径向分布函数;圆柱分布函数;取向分布函数;Rietveld法;纤维全谱图;全谱图分峰;结构;高聚物中图分类号:O631113文献标识码:A0引言从20世纪30年代开始,高聚物物理学界的学者为了解释与结晶高聚物聚集态结构有关的实验现象,曾先后提出缨状微束模型和折叠链模型,其共同点就是均把结晶高聚
3、物看作是晶相和非晶相“两相”组成,这就是经典两相模型(twoOphasemodel)理论,在相当长的时间这个理论仍受到高分子科学者的青睐。随着人们对聚合物结构研究的不断深入,[1]1956年Sandeman等人指出,在尼龙O6中的无定形相(非晶相)和结晶相之间存在一个[2,3]中间有序态(intermediatestateoforder),继后Hyndman和Iwayanayi等人用核磁共振方法分别对聚乙稀和聚丙稀纤维以及聚四氟乙稀研究中证实了这一看法。在20世纪70[4,5]年代初,Prevorsek等
4、人又指出,在聚酯和聚酰胺纤维中除了晶相和无定形相外,还存在由近似伸直的分子链、取向接近纤维轴向组成的“第三相”,它既不是无取向非晶相,又[6]未发展成晶相,而是处于前述两个状态之间的过渡态。Linder用X射线衍射方法测定收稿日期:2001O04O15;修改日期:2001O06O08基金项目:国家自然科学基金(批准号:2870258)和广东省自然科学基金(批准号:970586)资助项目©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allri
5、ghtsreserved.http://www.cnki.net4期韩甫田:用广角X射线衍射系列方法测试和表征高聚物各种相态的结构特征449了被拉伸的聚酯(PET)之三相的密度是不同的,他把这一“第三相”称之为中介相(intermediatephase)或介晶相(mesomorphicphase),也有人把该相称为取向非晶相(oriented[7,8]noncrystallinephase)或取向中介相(orientedmesophase)的。Flory等从统计力学出发,将晶格理论应用到高聚物中,从理论上
6、证实高聚物结构形态由三个区域组成:片层状三维有序区、非晶相、中介相,这样就逐渐形成了三相模型理论。由此引伸出高分子物理学中的一个核心问题,即如何测定高聚物的非晶相、取向非晶相和结晶相及其二相、三相共存等相态的结构参数,研究这些相结构的根本目的就在于了解高聚物的结构与其物理、化学性能的关系,据此指导人们正确地选择和使用高聚物材料,更好地掌握高聚物的成形工艺条件,并通过各种途径改变高聚物的结构,从而有效地改进其性能,设计并合成具有指定性能的高聚物材料。因此,探讨这些相结构的系列表征和测试方法,就成为高聚物聚集
7、态结构研究中的前沿课题。本文结合我们十多年的研究,从广角X射线衍射(WAXD)这一领域,系统地阐明径向分布函数(radialdistributionfunction,RDF)、圆柱分布函数(cylindricaldistributionfunction,CDF)、取向分布函数(orienteddistributionfunction,ODF)、Rietveld粉末衍射全谱图最小二乘拟合(又称Rietveld方法)、纤维全谱图精修(thefiberwholepatternrefinement,FWR)以及衍
8、射全谱图分峰(multiOpeakseparation,MPS)等6种现代物理测试分析方法的基础理论、实验方法、计算程序及其在研究高聚物结构中的进展,探讨了一种新思路和新方案来研究高聚物二相、三相共存结构,并展望其发展前景。1高聚物非晶相结构的表征和分析实际中不仅有大量完全非晶的高聚物,就是在结晶高聚物中也含有非晶区,非晶高聚物的本体性质直接决定于非晶相结构,即使是结晶高聚物,其非晶区的结构也对其本体性质有着不可忽视的作用,何
