晶态结构模型及单晶球晶结构
聚合物结晶态与非晶态
(1)中子散射技术观测拉伸聚合物相同伸长、 不 同松弛时间的结构变化。
(2)同步辐射SAXS /WAXS和介电谱技术可以用 来研究结晶高分子非晶区的结构及其动力学松弛行 为。
(3)结晶高分子中柔性非晶相和刚性非晶相的比 例可以根据示差扫描量热( DSC ) 结果进行估算。
完 毕! 谢 谢!
聚合物
非结晶性 聚合物
结晶性聚 合物
结条 晶件
非晶 态
晶态
结晶能力是内因,条件外 因。具有结晶能力的聚合 物,即可是晶形的,也可 是非晶形的。
分子链的对称 性与规整性
温度、时间
(1)缨束状模型
Hale Waihona Puke (2)折叠链模型实际高聚物结晶大 多 是晶相与非晶相 共存的, 而各种结 晶模型都有其片 面 性,R.Hosemann 综合了各种结晶模 型,提出了一种折 衷的模型,称为隧 道-折叠链模型。 这个模型综合了在 高聚物晶态结 构中
聚合物
玻璃化转变温度85℃,
熔点285℃,长期使用
温度为200℃-220℃。
6. 结晶度与材料性能
提 非晶区高弹态 高 结 晶 度 非晶区玻璃态
弹性模量 硬度 拉伸强度 断裂伸长率 冲击强度
~ 弹性模量
变脆 拉伸强度 断裂伸长率 冲击强度
相同结晶度时,晶体尺寸越大,脆性越大,力学性能越差。
6. 结晶度与材料性能
6. 结晶度与材料性能
例如:聚醚醚酮(poly
ether ether ketone, PEEK)
Tm
树脂结晶度间于
结晶性聚 合物
15%~35%,玻璃化转变 温度143℃,熔点334℃, 可在250℃下长期使用;
Tg
聚苯硫醚 (polyphenylene sulfide,
高分子物理 第06讲 结晶形态与单晶结构
结晶形态与单晶结构
2.1.3 聚合物的结晶形态
Crystalline Polymer Morphology
结晶形态学研究的对象:单个晶粒的大小、 形状以及它们的聚集方式。
单晶体与多晶体
单晶体:具有一定外形, 长程有序 多晶体:由很多微小单晶无规则地聚集而成
直径 0.5~100μm, 5μm以上的用光学显微镜可以 很容易地看到
球晶的基本特点在于其外貌呈球状,但在生长受 阻时呈现不规则的多面体。因此,球晶较小时呈 现球形,晶核多并继续生长扩大后成为不规则的 多面体
在偏光显微镜两偏振器间,球晶呈现特有的黑十 字消光现象(Maltese Cross)
100A = 40个单体单元 ~ 1000分子量 2.5A
分子量5万的聚乙烯链长度为5000A 该聚乙烯链如何形成单晶片? 分子链必然在厚度方向上折叠
100A
两个问题
为什么折叠? 怎样折叠?
分子量增加
高分子链是多散性的
长链烷烃(石蜡)的结晶
折叠链模型 Folded chain model
Maltese Cross in Polymer Spherulites
偏光显微镜观察
等规聚苯乙烯 等规聚丙烯
聚乙烯
聚戊二酸丙二醇酯
原子力显微镜 AFM (Atomic Force Microscope)
等规聚苯乙烯从玻璃态开始等温结晶
2.1.4 高分子晶态结构模型
X-射线衍射实验结果
(1)晶区和非晶区共存 (2)晶区尺寸大约为100A
PVP-b-PEO
聚乙烯的空心棱锥结构
t
单晶的形成条件
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
第2章、凝聚态结构
第二章、凝聚态结构凝聚态:固态指物质的物理状态 液态 气态高分子的凝聚态是指高 分子链之间的几何排列 和堆砌状态 。
晶态液晶态非晶态2.1 晶态结构结构规整 聚合物结晶 部分结晶化学结构 空间结构2.1晶态结构结晶条件:(1)应是均聚物,而不是共聚物 一般共聚物,不结晶。
但少量共单体的加入,只降低结晶度,不 会导致完全不结晶 (2)应是线形链,而不是支化链HDPE LDPE结晶度>90% 结晶度40%2.1晶态结构结晶条件:(3)立构规整性 ①旋光异构 全同、间同立构的可以结晶,无规立 构的聚合物一般不结晶。
特例:-CH2-CH- | OH -CH2-CH- | F如果侧基尺寸大小与H接近,无规也可以结晶。
2.1晶态结构结晶条件:(3)立构规整性 ②几何异构 反式容易结晶,顺式不易结晶。
③键接异构 头-头、尾-尾结构破坏结构规整性, 影响结晶度。
2.1晶态结构2.1.1. 晶体的基本结构晶体:物质的重复单元在空间呈三维有序的周期 性排列。
重复单元:原子、分子、离子、链节。
晶系与晶胞2.1.1晶体的基本结构1、晶系与晶胞(Crystal Systems and Lattices)zcb gay axb2.1.1晶体的基本结构1、晶系与晶胞晶胞:晶体中的最小结构重复单元 根据晶胞的类型 可分为7种晶系(1870年) 立方、六方、四方、三方、斜方、单斜、三斜立方晶系(Cubic system)2.1.1晶体的基本结构1、晶系与晶胞a a Simple 简单 aa a Face –centered 面心 aa a aBody –centered 体心a = b = c, a = b = g = 90a caaca四方晶系Tetragonala =b ≠c, a = b = g = 90︒Simple Body –centered 简单体心1、晶系与晶胞abcab斜方晶系Orthorhombica ≠b ≠c, a = b = g = 90︒Simple Base-centered Face –centered Body –centered 简单底心面心体心1、晶系与晶胞a aa aa三方(菱形)晶系Rhombohedrala =b = c, a= b= g≠90︒1、晶系与晶胞六方晶系Hexagonala c1、晶系与晶胞a =b ≠c, a= b= 90︒, g = 120︒abc ab c a a单斜晶系monoclinica ≠b ≠c, b = g = 90︒≠aSimple简单Base-centered底心1、晶系与晶胞babca g 三斜晶系triclinica ≠b ≠c, a ≠b ≠g ≠90︒1、晶系与晶胞七个晶系的晶胞参数a = b = c, α= β= γ= 90︒a = b ≠c, α= β= γ= 90︒a ≠ b ≠c, α= β= γ= 90︒a =b = c, α= β= γ≠90︒a =b ≠c, α= β= 90︒, γ= 120︒a ≠ b ≠c, β= γ= 90︒≠αa ≠ b ≠c, α≠β≠γ≠90︒立方六方四方三方斜方单斜三斜1、晶系与晶胞1、晶系与晶胞CO2分子晶体2、x光衍射晶胞结构的测定-x光衍射原理qdddBragg 公式:2d sin q= n l2、x光衍射x光衍射仪2.1.1晶体的基本结构2、x光衍射单晶体多晶体一个晶格贯穿整个晶体多个晶粒堆积而成2.1.1晶体的基本结构2、x光衍射x光衍射图案完善多晶结晶聚合物无定形物质2.1.1晶体的基本结构2、x光衍射来自X光衍射的信息:德拜环与弥散环共存晶区存在晶区与非晶区共存2.1.1晶体的基本结构3、晶体中的分子构象晶体中的分子构象 1. 能量最低原则 2. 周期最短原则0.254nm2.1.1晶体的基本结构3、晶体中的分子构象平面锯齿构象H C H H CH HC C H HH H C C H HH HC C H HH H CH HC C H HHC HHCHHCHH0.254nm 0.24nmHC CH0.254nm聚乙烯C2.1.1晶体的基本结构3、晶体中的分子构象平面锯齿构象CH2 CH2 CH2 CH2 C=O H- N CH2 H- NCH2 CH2 C=OC=OH- NCH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 N- H N-H O= C CH2 CH2 CH2CH2CH2尼龙CH2CH2 CH2 CH2 CH2 N- H O= C O= CCH2CH2CH2CH2CH22.1.1晶体的基本结构3、晶体中的分子构象螺旋构象0.27nm0.254nm聚四氟乙烯F CF0.254nmCCF C CFF C FF F C C FFF CF F CFF C CF F CFC FFC FFF FC FFF FCFF2.1.1晶体的基本结构3、晶体中的分子构象螺旋构象聚四氟乙烯 131螺旋2.1.1晶体的基本结构3、晶体中的分子构象螺旋构象全同聚丙烯0.4nmCH3记作31螺旋2.1.1晶体的基本结构3、晶体中的分子构象螺旋构象7241412.1.1晶体的基本结构4、晶胞密度的计算晶胞密度的计算Z M = N A V式中:Z-单位晶胞中的链节数 M-链节分子量 NA-阿弗加德罗常数 V-晶胞体积Amedeo Avogadro (1776~1856), Italy Chemist2.1.1晶体的基本结构4、晶胞密度的计算晶胞密度的计算聚乙烯体心斜方 Z=22.1.1晶体的基本结构4、晶胞密度的计算晶胞密度的计算聚乙烯 a=0.74nm,b=0.793nm,c=0.253nm2 28 3 = = 1.0 g / cm 24 N A 0.74 0.493 0.253 10实测 0.92-0.96g/cm3 部分结晶2.1.1晶体的基本结构4、晶胞密度的计算晶胞密度的计算聚丙烯 单斜晶系,体心结构Z=12b a2.1.2 晶体结构模型部分结晶 缨状胶束模型2.1.2晶体的结构模型单晶结构单晶的发现1957年 Keller,Till, Fischer 独立报道2.1.2晶体的结构模型单晶结构单晶特征10nm长、宽可为几微米,厚度10nm。
单晶结构分析课件.
TITL ylid in P2(1)2(1)2(1) /标题 CELL 0.71073 5.9647 9.0420 18.4029 90.000 90.000 90.000 /波长及单胞参数 ZERR 4.00 0.0005 0.0008 0.0017 0.000 0.000 0.000 /Z值及参数偏差 LATT –1 /晶格(1:P;2:I;3:R;4:F;5:A;6:B;7;C) /对称心(有心:正值;无心:负值) SYMM 0.5-X, -Y, 0.5+Z /对称操作码,忽略SYMM x,y,z SYMM -X, 0.5+Y, 0.5-Z SYMM 0.5+X, 0.5-Y, -Z SFAC C H O S /原子类型 UNIT 44 40 8 4 /原子个数 TREF /直接法 HKLF 4 /衍射点形式 END
R(int) | Fo2 Fo2 (m ean) | / [ Fo2 ] R( sigm a) [ ( Fo2 )] / [ Fo2 ]
直接法在处理有心空间群时,有时可能失败,此时可把空间群 降低成无心结构但最后必须把它转化成有心结构,或者可使用 Patterson法。在有超过Na的重原子存在的条件下,Patterson法 可以给出较好的结果。其方法是:*.INS文件中删除TREF, 输入PATT。重新输入命令XS name。不过Patterson不进行结构 修正,也没有很好的表征参数。*程序默认的是TREF直接法。
(二)结构解释-XS
运行命令: xs name
它要求存在 name.ins 及 name.hkl 两个文件,并将产生 name.res 文件,在name.res文件中,XS自动按照所给的原子种类把最强的 峰命名为最重的原子,并把后续的峰按照其强度进行可能的命名, 同时还进行结构修正,产生更多的差Fourier峰。在某些情况下XS 结果是极其准确的,它可以直接得到大部分结构 (直接法),而这 些结构在后续的差Fourier峰中都未必看的更清楚。 评 判 直 接 法 结 果 的 好 坏 : 主 要 参 考 Rint( 一 般 小 于 0.6),CFOM(一般小于0.1)和RE(Eo与Ec的差,一般小于0.3)的值。
实验六偏光显微镜研究聚合物的晶态结构讲述
实验六偏光显微镜研究聚合物的晶态结构用偏光显微镜研究聚合物的结晶形态是目前实验室中较为简便而实用的方法。
众所周知,随着结晶条件的不用,聚合物的结晶可以具有不同的形态,如:单晶、树枝晶、球晶、纤维晶及伸直链晶体等。
在从浓溶液中析出或熔体冷却结晶时,聚合物倾向于生成这种比单晶复杂的多晶聚集体,通常呈球形,故称为“球晶”。
球晶可以长得很大。
对于几微米以上的球晶,用普通的偏光显微镜就可以进行观察;对小于几微米的球晶,则用电子显微镜或小角激光光散射法进行研究。
聚合物制品的实际使用性能(如光学透明性、冲击强度等)与材料内部的结晶形态,晶粒大小及完善程度有着密切的联系,因此,对聚合物结晶形态等的研究具有重要的理论和实际意义。
一、目的要求1.了解偏光显微镜的结构及使用方法。
2.观察聚合物的结晶形态,估算聚丙烯球晶大小。
二、基本原理球晶的基本结构单元具有折叠链结构的片晶(晶片厚度在10mm左右)。
许多这样的晶片从一个中心(晶核)向四面八方生长,发展成为一个球状聚集体。
根据振动的特点不同,光有自然光和偏振光之分。
自然光的光振动(电场强度E的振动)均匀地分布在垂直于光波传播方向的平面内如图6-1所示;自然光经过反射、折射、双折射或选择吸收等作用后,可以转变为只在一个固定方向上振动的光波。
这种光称为平面偏光,或偏振光如图6-1(2)所示。
偏振光振动方向与传播方向所构成的平面叫做振动面。
如果沿着同一方向有两个具有相同波长并在同一振动平面内的光传播,则二者相互起作用而发生干涉。
由起偏振物质产生的偏振光的振动方向,称为该物质的偏振轴,偏振轴并不是单独一条直线,而是表示一种方向。
如图6-1(2)所示。
自然光经过第一偏振片后,变成图6-1偏振光,如果第二个偏振片的偏振轴与第一片平行,则偏振光能继续透过第二个偏振片;如果将其中任意一片偏振片的偏振轴旋转90°,使它们的偏振轴相互垂直。
这样的组合,便变成光的不透明体,这时两偏振片处于正交。
高分子物理课件第二章
2、同质多晶现象
聚乙烯的稳定晶系是斜方晶系,拉伸时可形成 三斜或单斜晶系。
同质多晶现象:由于结晶条件的变化,引起分 子链构象的变化或者堆积方式的改变,一种聚合 物可以形成几种不同的晶型。
形成的晶型不同,聚合物所表现出来的性能 也不相同。
3、 聚丙烯的晶胞结构
基于内聚能的加和性,即原子或基团摩尔吸引力常 数Gi的加和
CED
Gi
i
M0
CED与高聚物物理性质之间的关系
a. CED < 300 J/cm3时(70cal/cm3) 聚合物都是非极性的,分子间作用力主要是色散力,比较 弱,分子链属于柔性链,具有高弹性,作橡胶使用。 b. CED > 400 J/cm3时(100cal/cm3) 聚合物都是极性的,由于分子链上有强的极性基团或分子 间能形成氢键,分子间作用力较强,加上易于结晶和取向, 作纤维使用 c. 300 J/cm3 < CED < 400 J/cm3时(70-100cal/cm3) 聚合物的分子间作用力居中,适宜作塑料使
但是在用X射线研究聚合物的凝聚态结构时,人们 发现:聚合物内部确实存在着三维有序的规整结构。
结晶聚合物最重要的实验证据为:
x射线衍射花样(图)——一系列同心圆(德拜环) (非晶聚合物—弥散环或称无定形晕) 衍射曲线—尖锐的衍射峰 (非晶聚合物—很钝的衍射峰)
实验证明:如果高分子链本身具有必要 的规整结构,同时给予适宜的条件(温度等), 就会发生结晶,形成晶体。
纤维(>100)
解释PE的 CED < 300J/cm3 却作为塑料使用,Why? PE分子链的结构非常规整,很容易结晶, 从而使材料具有一定的强度,作为塑料使用。
第2章 高分子的晶态结构
聚合物的晶胞密度计算
其中:
MZ c N AV
M是结构单元分子量;
Z为单位晶胞中单体(即链结构单元)的数目; 单位晶胞中所含链数 V为晶胞体积; NA为阿佛加德罗常数
PE:以z=2代入上式可得 ρc =1.00g/ml, 而实测的聚乙烯密度, ρ= 0.92~0.96g/cm3。
2.3.2 聚合物的结晶形态
剖析
内聚能密度同分子的极性有关,分子的极性 越小,内聚能密度越 高 低
内聚能密度对聚合物的性能有很大影响,内 聚能密度越高,大分子间的作用力越 从而材料可作为 橡胶 塑料 纤维 使用。
对耐热性材料,要求其内聚能密度
强 弱
高 低
2.3 聚合物的晶态结构
2.3.1 聚合物的晶体结构
2.3.2 聚合物的结晶形态
极性分子的永久偶极与其它分子上(包括极性和非极性分子) 引起的诱导偶极之间的相互作用力。6-31 kJ/mol.
色散力
• 分子之间瞬时偶极之间的相互作用力。0.8-8 kJ/mol.
氢键
与电负性较强的原子结合的氢原子同时与另一个电
负性较强的原子之间的相互作用。这种电负性较强 的原子可以是N、O和卤素原子等。 13-29 kJ/mol.
分子的凝聚态结构
决定
控制成型加工条件
获得
聚合物的基本性能特点
决定
预定材料的结构
得到
材料的性能
预定材料性能
• 2.1 高分子聚集态结构的类型和影响因素
1. 高分子的聚集态结构 Polymer Aggregate Structure 大量高分子聚集体中高分子的空间排列方式。 2. 高分子聚集态结构的类型 Types of Polymer Aggregate Structure 结晶的、非结晶的、液晶态、取向态、织态
高分子物理考研习题整理02高分子的聚集态结构
高分子物理考研习题整理02高分子的聚集态结构1 高分子结晶的形态①指出聚合物结晶形态的主要类型, 并简要叙述其形成条件有五种典型的结晶形态。
单晶: 只能从极稀的聚合物溶液中缓慢结晶得到。
球晶: 从浓溶液或熔融体冷却时得到。
伸直链晶体: 极高压力(通常需几千大气压以上)下缓慢结晶。
纤维状晶体:受剪切应力(如搅拌), 应力不足以形成伸直链片晶时得到。
串晶: 受剪切应力(如搅拌), 后又停止剪切应力时得到。
②让聚乙烯在下列条件下缓慢结晶, 各生成什么样的晶体?(1)从极稀溶液中缓慢结晶;(2)从熔体中结晶;(3)极高压力下结晶;(4)在溶液中强烈搅拌结晶(1)从极稀溶液中缓慢结晶, 得到的是单晶。
1957年Keller在极稀溶液中, 于Tm附近缓慢地冷却或滴加沉淀剂使聚乙烯结晶, 得到菱形的聚乙烯折叠链的单晶。
(2)从熔体中结晶, 得到的是球晶, 球晶的基本单元仍是折叠链晶片。
(3)极高压力下结晶, 得到的是伸直链晶体。
例如, 聚乙烯在226℃、4800atm下结晶8h, 得到完全伸直链的晶体, 其熔点由原来的137℃提高的140.1℃, 接近平衡熔点144℃。
(4)在溶液中强烈搅拌结晶, 得到的是串晶。
因为搅拌相当于剪切应力的作用, 使结晶与取向同时进行。
串晶由两部分组成, 中间为伸直链的脊纤维i, 周围是折叠链晶片形成的附晶。
由于结晶是在分子链的主链上成核, 在垂直方向上长大, 因此得到的是串晶。
③聚合物因结晶方法、热处理和力学处理不同, 呈现出不同的结晶形态, 简述下列各种形态结构的特征。
(1)单晶(2)球晶(3)拉伸纤维晶(4)非折叠的伸直链晶体(5)串晶(1)单晶: 厚为10-50nm的薄板状晶体(片晶), 有菱形、平行四边形、长方形、六角形等形状, 分子链呈折叠链构象, 分子链垂直于片晶表面;(2)球晶: 球形或截顶的球晶, 由折叠链片晶从中心往外辐射生长组成;(3)拉伸纤维晶: 纤维状晶体中分子链完全伸展, 但参差不齐, 分子链总长度大大超过分子链平均长度;(4)非折叠的伸直链晶体:厚度与分子链长度相当的片状晶体, 分子链呈伸直链构象;(5)串晶:以纤维状晶作为脊纤维, 上面附加生长许多折叠链片晶。
高分子物理讲义-第二章 聚合物的凝聚态结构 分子运动和热转变-1
高分子合金的相容性
热力学相容性——分子水平的单相体系
△G= △H-T △S
△G<0,相容。一般以△H <0确定。 PVC/NBR
大多数△H >0,不互容。
已实现工业化的均相高分子合金:
PVC/NBR(nitrile butadiene rubber )、PS/PPO(Modified Polyphenylene Oxide, MPPO)
结
构
18
2.3 液晶态结构
液晶(Liquid crystal,LC)一些物质的结晶结构受热熔融 或被溶剂溶解后,表观上失去了固体物质的刚性,具有流动 性,结构上仍保持有序结构,表现各向异性,成为固体-液 体过渡状态。 一、液晶的化学结构 R-ph-X-ph-R X = -CH=N-,-N=N-,-N=(O)-,-COOR = -COOR,-CN,-NO2,-NH2,-NHCONH2 液晶 条件 棒状分子——分子的长径比(长宽比,轴比)>4 盘状分子——分子的轴比<1/4
制备方法
PC/PET
36
互穿聚合物网络
由两种或多种互相贯穿的交联聚合物组成的共混物, 至少 一种组分是在另一种组分存在下聚合或交联的。
(1)完全互穿聚合物网络(interpenetrating polymer network,IPN),两种聚合物均为交联网络;
(2)半互穿聚合物网络(semi-IPN),一种聚合物 是交联网络,另一种聚合物是线型的; (3)乳液IPN,由两种线型弹性乳胶混合凝聚交联制 成;
例如聚乳酸 (PLA):
单轴取向
双轴取向
PLA 2002D
PLA 4032D
30
取向度
取向函数:
f=1/2(3cos2θ-1)(θ:取向角)
单晶晶胞结构
单晶晶胞结构
单晶的晶胞结构是由一个个平行六面体形状的晶胞单元在三维空间中按一定规律重复排列而成的。
晶胞是构成晶体的最基本的几何单元,其形状、大小与空间格子的平行六面体单位相同,并且保留了整个晶格的所有特征。
晶胞的选择要求最能反映该点阵的对称性,并且具有最小的体积。
在单晶中,每个晶胞都具有相同的结构和化学组成,并且晶胞之间通过共享原子或离子相互连接。
这种排列方式使得单晶具有高度的有序性和对称性。
对于不同类型的单晶,其晶胞结构也会有所不同。
例如,硅单晶的晶胞是由一面心立方晶格沿着另一面心立方晶格的空间对角线位移四分之一长度套构而成的,这种晶胞称为金刚石结构的立方晶胞。
在金刚石型结构中,每个原子周围都有四个最邻近的原子,组成一个正四面体结构。
这四个原子分别处在正四面体的顶角上,任一顶角上的原子和中心原子各贡献一个价电子为该两个原子所有,组成四个共价键。
需要注意的是,不同类型的单晶具有不同的晶胞参数,包括晶胞的大小、形状以及原子或离子在晶胞中的位置等。
这些参数可以通过实验手段进行测量和确定,从而得到单晶的详细结构信息。
总之,单晶的晶胞结构是由平行六面体形状的晶胞单元在三维空间中重复排列而成的,并且不同类型的单晶具有不同的晶胞参数和结构特征。
晶态结构模型及单晶、球晶结构
Chapter 2
高聚物的凝聚态结构
晶态结构模型
2.1.4 高分子晶态结构模型
X-射线衍射实验结果 (1)晶区和非晶区共存 (2)晶区尺寸大约为10nm
无规聚丙烯
等规聚丙烯
铝箔
缨状胶束模型 (两相模型) Fringed micelle model (Two-phase model)
模型的特点
晶区与非晶区共存;在晶区中分子链互相平行排列,在
规则近邻折叠
近邻松散折叠
无规折叠(插线板) go
聚乙烯菱形晶片的扇形化
Wittmann JC, Lotz B. J Polym Sci, Polym Phys. 23:205 (1985)
聚乙烯单晶片硝化/GPC实验
M0
M0部分的含量应大于95% 单晶片表层折叠部分非常厚, 即并非规则折叠,而是松散折叠
单晶的结构特点: 。
(1) 厚度100A
(2) 厚度随结晶温度增加而增加 (3) 分子链沿厚度方向取向 mm
100A
。
PE单晶中分子链的构象
10nm = 40个单体单元 ~ 1000分子量
晶态结构模型及单晶球晶结构
晶态结构模型及单晶球晶结构
晶体是指由原子、分子或离子按照一定的规则排列形成的固体物质。
晶态结构模型是用来描述晶体内部原子、分子或离子之间的排列方式的一
种理论模型。
在晶态结构模型中,晶体通常被认为是由周期性重复的细小
构型单元所组成的。
晶体的结构可以使用几何体以及晶胞、晶面等概念来描述。
晶胞是指
与晶体结构相关联的最小重复单元,可以通过移动晶胞来得到整个晶体的
结构。
晶面则是指晶体表面上的平坦面,其排列规律与晶胞相对应。
单晶球晶结构是指晶体中原子或分子围绕球心排列而成的三维结构。
在单晶球晶结构中,原子或分子以规则的方式分布在球面上,使得每个原
子或分子与其相邻原子或分子之间的距离相等。
这种排列方式使得晶体具
有高度的周期性和对称性。
单晶球晶结构的重要特点是具有长程有序性,即整个晶体中的原子或
分子排列方式是统一的,而且具有高度的对称性。
单晶球晶结构还具有密
排性,即单位体积内的原子或分子数很大。
在实际应用中,单晶球晶结构具有重要的意义。
首先,许多晶体的物理、化学性质与其晶态结构有着密切的关联。
通过研究晶体的结构,可以
了解晶体的化学成分、晶体之间的相互作用以及晶体的物理性质等。
此外,在材料科学领域,单晶球晶结构的研究可以帮助人们设计和制备具有特定
功能和性能的材料,从而推动材料的发展与应用。
总的来说,晶态结构模型及单晶球晶结构是研究晶体内部原子、分子
或离子之间排列方式的理论模型。
通过对晶体的结构进行研究,可以深入
了解晶体的基本性质,为材料科学和化学领域的研究提供理论基础。
晶态结构.
假试样的定密度等于晶区和非晶区密度的线性加和,则
V V r XC r C (1 - X C )r a
X
V C
r - r a r c - r 其中 ρc、ρa可从手册查得 a
(2)x-射线衍射法测定结晶度简介 测定原理:利用部分结晶高聚物中结晶部分和无定形部分对x-射 线衍射强度的贡献不同,利用衍射仪得到衍射强度与衍射角的关 系曲线,再将衍射图上的衍射峰分解为结晶与非晶部分,则结晶 度为结晶峰面积与总峰面积之比。
(3)差示扫描量热法(DSC)
2.2.5 结晶度对聚合物性能的影响
2. 折叠链模型
该模型认为:晶态聚合物中含有30-40%的非晶区;晶区中分子 链在片晶内呈规则近邻折叠;夹在片晶之间的不规则排列链段 形成非晶区。
3. Flory模型
Flory模型,又称插线板模型。Flory认为: 片晶中同时存在晶区和非晶区;在晶区中, 相邻排列的两段分子链并不是同一根分子 链连续排列下来,而是属于不同的分子链; 在非晶区,分子链段或无规排列或相互有 所缠结,如电插线板上的电线,毫无规律, 也不紧凑。 很好地解释了球晶是由多层片晶组成
▲内因 △高分子链的化学结构对结晶的影响 高分子链的化学结构简单、对称性好、结构规整性好、分子间作用力大等利于结晶。 △高聚物相对分子质量对结晶的影响 在相同温度下,相对分子质量越低,结晶速率越快;在同一高聚物中相对分子质量低 的部分结晶度大于相对分子质量高的部分。 △高分子链的形状对结晶的影响 线型高分子链容易结晶,结晶度大;支链型次之;体型难于结晶。 ▲外因 △温度 3 4 结 1-晶核生成速率 温度是最主要的外部条件。 1 2 晶 速 2-晶体成长速率 在玻璃化温度与熔融温度之间 率 3-结晶总速率 存在最佳的结晶温度,一般情况下, 4-黏度 最佳的结晶温度为: Tm Tg Tmax
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晶态结构模型及单晶球晶结构
晶态结构是指一种固体物质的排列方式,这种排列方式是有序的、定
型的,具有长程周期性。
晶态结构模型主要用于描述晶体的结构,其中包
括单晶结构和球晶结构。
单晶是指一个晶体体积内的各向同性结构,即晶体内部没有明显的方
向性,结构无规则。
单晶结构由多个晶体晶粒组成,每个晶粒内部具有完
美有序的晶格结构,但晶粒之间的晶格排列是随机的。
单晶的特点是具有
高度的周期性结构,无论从哪个方向观察,它的物理、化学性质都完全相同。
单晶结构模型常用于晶体生长、材料学、固体物理学等领域的研究。
球晶是由多个向同性单晶组成的,具有规则排列的晶体结构。
球晶结
构模型是一种简化的模型,通过假设晶体结构为球体,并将每个球体理想
化为一个点,用顶点表示晶体的原子、离子或分子。
球晶模型常用于描述
无机晶体、金属晶体、或高分子晶体等。
在晶态结构模型研究中,常用的描述方法有晶格定向法、晶体缺陷点法、架构维数法等。
晶格定向法是通过描述晶格定向之间的关系,来建立晶格结构的模型。
晶格定向法主要使用晶体的方向指数和晶面指数来描述晶格定向。
通过确
定晶格中的标准指向或标准晶面,可以建立晶体的坐标系,进而确定晶格
结构。
晶体缺陷点法是通过描述晶体中的缺陷点类型和位置,来建立晶体的
模型。
晶体缺陷点包括空位、肆足、杂原子、间隙等。
缺陷点的类型和位
置对晶体的物理、化学性质以及晶体生长、变形等过程都有重要影响。
架构维数法是通过描述晶体中的架构维数,来建立晶体的模型。
架构
维数指晶体结构中不同物种原子或离子的连接方式和关系。
架构维数法主
要使用键长度、键角、配位数等来描述晶体的结构。
单晶和球晶结构模型的研究对于解析晶体结构、寻找新颖的物质性能
等具有重要的意义。
通过分析晶体的结构模型,可以揭示晶态材料的物理、化学性质的本质,为材料设计和改性提供理论指导。
同时,晶态结构模型
的研究也为新材料的合成、功能材料的设计和应用、材料性能的优化等提
供了重要的参考。
因此,深入研究晶体的结构模型,对于推动材料科学的
发展具有重要意义。
综上所述,晶态结构模型是描述晶体结构的一种方法。
单晶结构模型
和球晶结构模型是常用的描述方法之一、通过研究晶体的结构模型,可以
深入了解晶体的物理、化学性质,为材料设计和改性提供理论指导,推动
材料科学的发展。