213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法市公開課一等獎省賽課獲獎課件

2.1.3聚合物結晶形態(tài)和研究方法形態(tài)學(Morphology)：單個晶粒大小、形狀及其它們聚集方式。研究方法：TEM(HRTEM);OM高分子晶體特征：尺寸較大（宏觀或亞微觀）；結晶不完善，輕易形成缺點結構。213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第1頁2.1.3.1單晶(Singlecrystals)熱力學單晶特征：三維空間周期排列、長程有序、有一定外形。高分子單晶：單層片晶總稱，不是熱力學意義上真正單晶，大多是多重孿晶。多晶：由無數(shù)微小單晶體無規(guī)則地聚集而成晶體。213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第2頁高聚物單晶形成條件：極稀高分子溶液(0.1-0.01%)；結晶速度遲緩。形態(tài)特征：a、含有規(guī)則幾何外形；b、薄片狀晶體；c、厚度(10nm)遠小于長度(Severalmicrometer)；d、分子鏈取向與片狀單晶表面相垂直。213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第3頁TEMgraphofPEsinglecrystals(Xylenesolution,crystallizedslowly)213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第4頁ElectrondiffractionphotographforPEsinglecrystals213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第5頁討論(1)溶液濃度：小于0.01%時生成單層片晶；約0.1%時生成多層片晶；大于1%時生成球晶。(2)結晶溫度：過冷程度（熔點與結晶溫度之差）要小，使結晶速度足夠慢，以確保分子鏈規(guī)整排列和堆砌。(3)溶劑性質：采取熱力學上不良溶劑（對高聚物溶解能力較差），有利于生長較大更為完善晶體。213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第6頁2.1.3.2球晶（Spherulite）

形成條件：當結晶性聚合物從濃溶液中析出或從熔體冷卻結晶時，在不存在應力或流動情況下，通常形成球晶。

尺寸范圍：直徑0.5~100

m，5m以上用偏光顯微鏡能夠直接觀察到。

形貌基本特點：其外貌呈球狀，但在生長受阻時展現(xiàn)不規(guī)則多面體。所以，球晶較小時展現(xiàn)球形，晶核多并繼續(xù)生長擴大后成為不規(guī)則多面體。球晶形貌本質：多晶聚集體。213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第7頁光學各向異性：在偏光顯微鏡兩偏振器間，球晶展現(xiàn)特有黑十字消光現(xiàn)象(MalteseCross)

MalteseCrossinIsotacticPolystyrene`213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第8頁MalteseCross213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第9頁電鏡觀察球晶結構TEMgraphofPEspherulites213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第10頁球晶模型(Spherulitemodel)分子鏈總是沿垂直于球晶半徑方向排列，晶片厚度在10-20nm之間。213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第11頁213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第12頁球晶環(huán)帶結構213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第13頁環(huán)帶形成原因：徑向發(fā)射晶片周期性扭轉結果（球晶徑向或切向折射率發(fā)生周期性改變）。213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第14頁正球晶：半徑方向折射率大于切線方向折射率球晶負球晶：半徑方向折射率小于切線方向折射率球晶213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第15頁偏光顯微鏡下球晶生長0s30s60s90s120s213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第16頁Growthmodelofspherulites球晶本質：多晶聚集體晶核---片晶（多層片晶）---分叉生長形成捆束狀晶體---球晶（填滿空間球形對稱外形）213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第17頁2.1.3.3其它結晶形式樹枝狀晶：溶液中析出，低溫或濃度大，分子量大時生成。213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第18頁聚乙烯纖維晶電鏡照片纖維狀晶：存在流動場，分子鏈伸展并沿流動方向平行排列。213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第19頁聚乙烯串晶電鏡照片串晶：溶液低溫，邊結晶邊攪拌213聚合物的結晶形態(tài)和研究方法第20頁213聚合物的結晶形態(tài)和