海南大学：《材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）Chapter 2 固体结构 2.6 聚合物的晶态结构

2.6聚合物的晶态结构 高分子结晶特点： 高分子链很长，形成晶态更为困难。结晶态具有以下特点： ①属于分子结晶，结晶速率缓慢。 ②结晶不完整，总包含一定量非晶相。 ③不同晶区在通常情况下是无规取向，晶体内存在大量缺陷 ④一个大分子可以贯穿若干个晶区和非晶区。 结晶度：聚合物中晶区重量（体积）百分数。用以表征聚合 物的结晶程度。 区 非晶区 高聚物的晶区与非晶区

高分子结晶特点： 高分子链很长，形成晶态更为困难。结晶态具有以下特点： ① 属于分子结晶，结晶速率缓慢。 ② 结晶不完整，总包含一定量非晶相。 ③ 不同晶区在通常情况下是无规取向，晶体内存在大量缺陷 ④ 一个大分子可以贯穿若干个晶区和非晶区。 结晶度：聚合物中晶区重量（体积）百分数。用以表征聚合 物的结晶程度。 晶 区 高聚物的晶区与非晶区 非 晶 区 2.6 聚合物的晶态结构

聚合物的结晶形态 1.单晶 一般是在极稀的溶液中（浓度约0.01~0.1%）缓慢结晶形成的。 在适当的条件下，聚合物单晶体还可以在熔体中形成。 尺度：几~几十m;晶片厚度约100A, 基本单元为折叠链晶片。 PE单晶 PS单晶

1. 单晶 一般是在极稀的溶液中(浓度约0.01～0.1%)缓慢结晶形成的。 在适当的条件下，聚合物单晶体还可以在熔体中形成。 尺度：几～几十µm；晶片厚度约100Å， 基本单元为折叠链晶片。 PE 单晶 i-PS单晶 聚合物的结晶形态

四 PE单晶及其电子衍射照片 PE的空心菱锥

PE的空心菱锥 t PE 单晶及其电子衍射照片

不同形态PEO的电镜照片

不同形态PEO的电镜照片

(a) 210C,4h 205C,4h 200C,4h AFM images of isotactic PS crystals in 11nm thick film in different Tc. 不同过冷度的PS单晶电子显微镜照片

不同过冷度的PS 单晶电子显微镜照片

2.树枝状晶 溶液浓度较大（一般为0.01~0.1%），温度较低的条件下 结晶时，高分子的扩散成为结晶生长的控制因素，此时在 突出的棱角上要比其它邻近处的生长速度更快，从而倾向 于树枝状地生长，最后形成树枝状晶体。 3.5 .51. 1.52.825 PE PEO

2. 树枝状晶 溶液浓度较大(一般为0.01～0.1%)，温度较低的条件下 结晶时，高分子的扩散成为结晶生长的控制因素，此时在 突出的棱角上要比其它邻近处的生长速度更快，从而倾向 于树枝状地生长，最后形成树枝状晶体。 PE PEO

3.纤维状晶 形成条件： 存在流动场，分子 链伸展并沿流动方向平 行排列。 5 gm

3. 纤维状晶 存在流动场，分子 链伸展并沿流动方向平 行排列。 形成条件：

4.串晶 较低温度下，边结晶边搅拌

4. 串晶 较低温度下，边结晶边搅拌

5.伸直链晶 聚合物在 聚乙烯在226C于 高压和高温下 4800大气压下结晶 结晶时，可以 8h得到的伸直链 得到厚度与其 晶：晶体的熔点为 分子链长度相 140.1C;结晶度 当的晶片。 达97%；密度为 0.9938g/cm3;伸 直链长度达3×103 nm。 热力学上最稳定的晶体

5. 伸直链晶 聚合物在 高压 和高温 下 结晶时，可以 得到厚度与其 分子链长度相 当的晶片。 热力学上最稳定的晶体 聚乙烯在226 o C 于 4800大气压下结晶 8 h得到的伸直链 晶：晶体的熔点为 140.1 o C；结晶度 达97%；密度为 0.9938 g/cm 3；伸 直链长度达 3 ×103 nm

6.宏观单晶体 (固态晶体聚合) ·把单体培育成单晶 ·令单体单晶聚合成聚合物单晶 分子链方向 10mm 聚双（对甲苯磺酸）-2,4-己二炔-1,6-二醇酯(PTS)宏观单晶体。 极大尺寸已达26mm,呈紫黑色和金属光泽

6. 宏观单晶体 (固态晶体聚合) 聚双(对甲苯磺酸)-2,4-己二炔-1,6-二醇酯(PTS)宏观单晶体。 极大尺寸已达26 mm，呈紫黑色和金属光泽。 • 把单体培育成单晶 • 令单体单晶聚合成聚合物单晶