X射线衍射法测定聚合物材料取向.pdf

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1、第
期高分子材料科学与工程施
3年月!∀#∃%&∋()%∗+&∋(∗#,,)(&−)&&∗−.&−/(−&∋0−/−12冲斗节一一一二一二一一一4射线衍射法测定聚合物材料取向张宏放莫志深,,5中国科学院长春应用化学研究所长春67788〕摘要一,介。绍了用4针线衍射法侧定结晶聚合物材们取向度定义单轴和双轴取向及其计算方法,,。关键词4射线衍射高聚物单轴和双轴取向聚合物材料在挤出、注射、3、,、’压延吹塑等加工成型过程中大分子链或链段微晶必然’要表现出不同程度的取向。聚合物取向时9在以共价键相连的分子链方向上,单位截面化学,:键数目

2、明显增加拉伸强度大大加强在垂直分子链方向上丁主要由分子链间较弱的范德华,强,力作用度可能降低从而使材料具有各向异性:对材料的物理性质以及使用均有相当大影响。研究聚合物取向度及其过程是很有实际意义的,本文着重阐述用4射线衍射方法测定结晶聚合物材料的取向。取向是指样品在拉伸、压延等作用下分子链产生重排钓现象。在取向态下,结晶聚合物材料择优取向,可分为单轴取向和双轴取向5图;<。对于择优取向的表征,一是要确定取向单元,二是要选定参考方向。纤维状单轴取向聚合物,取向单元可取聚合物结晶主轴5分。:双轴取向单元可取一子链轴<或某个晶面法向参考方向取外力

3、作用方向或称纤维轴方向。:、个晶面参考方向也可取晶体的某个品轴或晶面结晶聚合物包含有晶区与非晶区所以取向分为晶区取向、。非晶区取向和全取向一、一甲八合罪鲡秘饰下岁前布梦才弓犷打份犷方一非晶结晶未取向单轴取向双轴取向印=“>‘〕图8衍射强度曲线半高宽图单轴和双轴取向示意图,〔8’≅聚合物材料的取向研究在许多实验室常采用下面的经验公式计算取向度?Β7。一ΧΑ;二Δ77Β7。肠5<式中Χ是赤道线上,·.ΕΦΓΕ环5常用最强环<的强度分布曲线的半高宽用度表示5图8<,。本刊ΒΒ年月7日收到初稿土年Β月8日收到修改稿高分子材料科学与

4、工程年’,’,。。完全取向时Χ二7?Η77Ι≅无规取向时ΧΗΒ7?二1此法不能给出各取向单元相对于参考方向的取向关系,只能进行相对比较。单轴取向3ϑΚΕΛ?正交晶系取向模型研究聚合物取向度的通常方法是,4射线衍射法和双折射法前者可测量微晶晶区的分子链取向,后者可测量整个分子链或链段的取向。非晶区分子链的取向,可由两种方法测定的结果换算得到。整个材料的取向分布函数可以通过,,34射线衍射极图法得到此法比较复杂故不常用。ΕΜΟ?ϑ〔6’一般采用ΧΝ提出的取向因子描述晶区分子链轴方向相对于参考方向的取向情况定义≅取向因子Α为Α6Π1ϑΘ

5、切二专55<一;<58<,·,:5Π1ϑ<切称取向参数由式58<可知当Ο,Ο,Ε1ϑΘ,’‘:,<无规取;句时Α二Ρ少<“告甲二ΣΤΤΤΦ<理想取向5简单取向<时,Ε1ϑΘ,’:Ε,,Ε1ϑΘ,ΑΗΥ5甲<Η;切二7<螺旋取向时15ΑΡΡ毋<”告5ΘΑς;<甲Η‘3,,、,、,,3‘,#,Ω八、八。八Ω一一ΞΩ一,,,‘3ΟΜΠΠ1”于5ΘΑς二‘<≅“<∀−垂直于785环状取向<时Α二一ΡΠ1ϑ“Ψ<二∀Ψ二”7汀乏,,3式58<说明若要求得Α必须知道取间参数5Π1ϑ,<在单轴取向并考虑到样品衍射图对中的对称性,,、,“8ΖΑ=,‘

6、Ω、。’#甲<乙,?甲Π1ϑ卿“卿又Π1ϑ一‘甲<二9Ζ一一而丁万丁二二二万56<<。‘〔切<“‘?切“—甲(5叻是随3,切甲变化的衍射强度当采用纤维样品架做实验时角是纤维样品在测角仪上旋转的角度。图6取向晶体在单位矢量球中衍射形成的倒易点阵矢最带图Τ,ΚΕΛ?取向模型ΧΕΜΟ。Ε≅ΖΝ?ϑ取向模型仅给出了纤维轴与分子链轴间的取向关系,ΚΕΛ?进一步发展了Χ,3、、ϑΟΠΝΟ?的理论给出正交晶系晶体三个晶轴与纤维轴间的取向关系设乙是聚合物微晶,、、,。卿Φ甲〔Τ,‘〕的三个晶轴与78轴5拉伸方向<的夹角分别为沪5图Τ<则晶轴与拉伸方≅向间的

7、取向关系是第≅4射线衍
期张宏放等射法测定聚合物材料取向。Η于5Ε1ϑΘ甲。Α65<一<[ΑΦ”于56ΡΕ1ϑ艺切Φ<一<[5Τ<。。Α二十565Ε1ϑΘ切<一<少。、、。、、、。、Τ<Α。5Ε1ϑ。<ΡΕ1ϑΘ切Φ∴5Ε1ϑ乏甲∴分别是晶体ΟΦΠ三个晶轴相对于纤式5中ΑΑ场维轴78的取向因子和取向参数3对于正交晶系·一。ΡΠ1ϑ’甲∴ς5Π1ϑ,甲Φ<十5Π∀,,切∴二<。Φ一。5Σ<ΑςΑ卜ΑΗ。<。Ε1ϑΘ切式5Σ<表示Α和5<的相关性也可应用照相法测定取向参数,但照相法过程复杂,手续烦琐,采用照相法一般是为了获,,已逐渐被衍

8、射仪方法替代。得一个取向聚合物的直观图貌实际计算聚合物取向关系时5图Σ<一图Σ拉伸!&的4射线衍射图图
拉伸!&取向三角形单轴正交晶系取向关系可用取向等边直角三角形形象表达5图