高分子結(jié)晶有哪些特點(diǎn)?
作者:訪客發(fā)布時(shí)間:2021-10-05分類:聚合物瀏覽:301
高分子中的晶體像金屬、陶瓷及低分子有機(jī)物一樣,在三維方向上具有長程有序排列,因此,高分子的結(jié)晶行為在許多方面與它們具有相似性。但由于高分子是長鏈結(jié)構(gòu),要使高分子鏈的空間結(jié)構(gòu)均以高度的規(guī)整性排入晶格,這比低分子要困難得多,這使得高分子結(jié)晶呈現(xiàn)出不完全性和不完善性、熔融升溫和結(jié)晶速度慢的特點(diǎn)。
一、相似性
1).晶粒尺寸受過冷度影響。結(jié)晶高分子從熔點(diǎn)(Tm)以上冷卻到熔點(diǎn)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)之間的任何一個(gè)溫度下都能結(jié)晶。結(jié)晶需要過冷度,并隨著過冷度的增加,形核率增加。高分子從熔體(液)冷卻結(jié)晶時(shí),通常形成球晶。
2).高分子的結(jié)晶過程包括形核與長大兩個(gè)過程。形核又分為均勻(均相)形核和非均勻(異相)形核兩類。均勻形核是由熔體中的高分子鏈段靠熱運(yùn)動(dòng)形成有序排列的鏈?zhǔn)鵀榫Ш耍欢蔷鶆蛐魏藙t以外來的雜質(zhì),未完全熔化的殘余結(jié)晶高分子,分散的小顆粒或容器的型壁為中心,吸附熔體中的高分子鏈作有序排列而形成晶核。
3).非均勻形核所需的過冷度較均勻形核小。
4).高分子的等溫結(jié)晶轉(zhuǎn)變量也可用阿弗拉密方程來描述。高分子熔體冷卻結(jié)晶時(shí),體積不斷收縮,通常可用膨脹儀測(cè)定高分子結(jié)晶過程中的體積收縮量。
二、差異性
高分子結(jié)晶具有不完全性。高分子結(jié)晶的不完全性及其結(jié)晶能力的大小起因于大分子鏈結(jié)構(gòu)特征。影響高分子結(jié)晶能力的結(jié)構(gòu)因素有:
(1) 鏈的對(duì)稱性。高分子鏈的結(jié)構(gòu)對(duì)稱性越高,越容易結(jié)晶。例如,聚乙烯和聚四氟乙烯的分子,主鏈上全部是碳原子,碳原子上都是氫原子或氟原子,對(duì)稱性高,故最容易結(jié)晶。
(2) 鏈的規(guī)整性。對(duì)于主鏈型完全是無規(guī)的,不具有對(duì)稱中心的高分子,一般都失去結(jié)晶能力。例如,自由基聚合的聚苯乙烯,聚甲基丙烯酸甲酯等就是完全不能結(jié)晶的非晶高分子。
(3) 共聚效應(yīng)。兩種或兩種以上不同單體分子形成的高分子稱為共聚物。無規(guī)共聚通常會(huì)破壞鏈的對(duì)稱性和規(guī)整性,從而使結(jié)晶能力降低甚至喪失殆盡。但是,如果兩種共聚單元的均聚物(均聚物由一種單體生成的高分子)有相同類型的結(jié)晶結(jié)構(gòu),那么共聚物也能結(jié)晶。
(4)鏈的柔順性。鏈的柔順性是結(jié)晶時(shí)鏈段向結(jié)晶表面擴(kuò)散和排列所必須的,因此,使鏈柔順性降低的結(jié)構(gòu)因素,均會(huì)影響高分子的結(jié)晶能力。例如,聚乙烯的主鏈柔順性很好,如果含苯環(huán)后使聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯鏈的柔順性降低,結(jié)晶能力顯著減弱。
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