3.3 高分子材料晶态结构
高分子材料的结构、物理状态及性能PPT(30张)
二、高分子化合物的组成
简单的低分子化合物叫单体。由一种或几种简单的低分子 化合物通过共价键重复连接而成的链称为分子链。大分子链 中的重复结构单元叫链节。链节的重复次数即链节数叫聚合 度。例如：聚氯乙烯分子是由n个氯乙烯分子打开双键，彼此 连接起来形成的大分子链。可用下式表示：
(1) 热塑性塑料：加热时软化并熔融，可塑造成形，冷却 后即成型并保持既得形状，而且该过程可反复进行。这类塑料 有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚甲醛、聚碳 酸脂、聚苯醚、聚砜等。这类塑料加工成形简便，具有较高的 机械性能，但耐热性和刚性比较差。
(2) 热固性塑料: 初加热时软化，可塑造成形，但固化后 再加热将不再软化,也不溶于溶剂。这类塑料有酚醛、环氧、氨 基、不饱和聚酯、呋喃和聚硅醚树脂等。它们具有耐热性高， 受压不易变形等优点，但机械性能不好。
不同键接方式对性能 影响很大，头尾键接 强度最高。
三、大分子链的形态
⑴伸直链（又称线型链） 由许多链节组成的长链，通常 是卷曲成线团状。这类结构高聚物的特点是弹性、塑性好， 硬度低，是热塑性材料的典型结构。
⑵带支链 支化型分子链，在主链上带有支链。这类结构 高聚物的性能和加工都接近线型分子链高聚物。
一、高聚物的三态
线型非晶态高聚物在不同温度下表现出三种物理状态： 玻璃态、高弹态和粘流态。在恒定应力下的变形-温度பைடு நூலகம் 线如图所示。Tb为脆化温度，Tg为玻璃化温度，Tf 为粘流 温度，Td为化学分解温度。
玻璃化温度Tg是高聚 物保持玻璃态的最高温度， 可认为是大分子链段开始 运动的最低温度。
一、高聚物的三态
（6）氯纶 难燃、保暖、耐晒、耐磨、弹性好，但是染色性 差，热收缩大，限制了它的应用。
高分子材料的微观结构分析
高分子材料的微观结构分析高分子材料（polymer）是由很多重复单元（monomer）经过聚合反应形成的巨大分子链。
其分子结构非常复杂，具有各种各样的物理、化学性质，如软硬度、透明度、耐化学腐蚀性等。
在行业中广泛应用于电子、医疗、建筑、汽车等领域。
高分子材料的研究对于优化其应用性能和开发新的高性能材料至关重要。
其中，高分子材料的微观结构分析是研究高分子材料的多种性质和性能的基础。
一、高分子材料的分子结构高分子材料的分子结构在微观层级上相当复杂。
高分子分子链通常在化学键的形成过程中形成的，这些化学键可以是共价键，如丙烯酸甲酯聚合物（poly(methyl methacrylate, PMMA)），缩合键，如聚对苯二甲酸酯（polyethylene terephthalate，PET），或共轭双键，如聚苯乙烯（polystyrene，PS）。
不同的单元在聚合过程中，不同的分子间键合方式，以及不同的化学结构都会影响高分子材料的性能。
高分子材料还可以形成横向的化学键。
例如，在聚苯亚砜（polyamide，PA）中，酰基（amide）通过一系列的氢键，形成网络结构。
在聚合物中，不同的键合方式会影响高分子材料的机械性能、热性能、耐化学腐蚀性等。
二、高分子材料的局部结构在高分子聚合体中，分子链的序列和排列方式通常是不规则和无序的。
因此，高分子材料的局部结构是非常复杂的，但是，其在局部和宏观上的链排列方式可以被视为相对有序的。
高分子链在聚合过程中通常会出现分支，较长的分支会在高分子聚合体中形成交联结构。
例如，在交联聚乙烯（cross-linked polyethylene，XLPE）中，氢键缩合成的分支机构可以导致跨链的结构，使材料具有高的耐热性和强度。
这些微观结构的差异会对高分子材料的物理、化学性质产生显著的影响。
三、高分子材料的晶体结构分析除了分子构型外，高分子的晶体结构也对高分子材料的性能产生显著的影响。
高分子的液晶态结构课件
形成条件
需要达到一定的分子量和 溶剂条件，才能使高分子 材料形成液晶态。
分类
根据形成方式和结构特点 ，高分子液晶态可分为多 种类型，如近晶型、向列 型和胆甾型等。
高分子液晶态的分类
近晶型液晶
高分子链在晶格中以平面方式排 列，具有高度的有序性和稳定性
添加剂和填料
在高分子材料中添加特定的添加剂和填料可以促进或抑制液晶态的形成 。这些添加剂和填料可以改变高分子间的相互作用力和排列方式。
03
加工条件
高分子液晶态的形成还受到加工条件的影响。例如，温度、压力、剪切
速率等加工条件可以改变高分子材料的结晶度和液晶态结构。
高分子液晶态形成的研究进展
新材料设计
高分子液晶态的理论研究
总结词
通过理论计算和模拟，深入理解高分子液晶态的形成机制和 结构特性。
详细描述
理论研究者利用计算机模拟和数学模型，对高分子液晶态的 形成机制、相变行为和结构特性进行深入研究。这些理论研 究不仅有助于揭示高分子液晶态的本质，还能为实验研究和 应用提供理指导。
高分子液晶态的应用拓展
有助于推动相关领域的发展。
01
高分子液晶态的结 构
高分子液晶态的微观结构
分子排列
高分子液晶中的分子以一定的方式排列，形成有 序的结构。
分子取向
高分子液晶中的分子具有特定的取向，通常沿着 某个方向排列。
分子间相互作用
高分子液晶中的分子间存在相互作用，这些相互 作用对液晶态的结构和性质产生影响。
高分子液晶态的介晶结构
介晶单元
高分子液晶中的介晶单元是由多个分子组成的，这些分子以特定 的方式排列，形成有序的结构。
高分子的聚集态结构
3.2 聚合物结晶的形态学 晶体：是由原子或分子在空间按一定规律周期重复地 排列构成的固体物质。晶体中原子或分子的排列具有 三维空间的周期性，隔一定的距离重复出现，这种周 期性规律是晶体结构最基本的特征。 结晶的形态学研究的对象是单个晶粒的大小、形状以 及它们的聚集方式。 形态学的研究手段：广角X射线衍射（WAXD），偏光 显微镜（PLM），电子显微镜（TEM、SEM），电子 衍射（ED）、原子力显微镜（AFM）、小角X射线衍 射（SAXD）等。
μ1，μ2：分别为两种极性分子的偶极矩； R：分子间距离；k：波尔兹曼常数；T：温度。 静电力的作用能量一般在13－21kJ/mol。 PVC、 PVA 、PMMA等分子
山东大学化学与化工学院
3.1.1 范德华力与氢键
◆诱导力：极性分子的永久偶极与它在其他分子上
引起的诱导偶极之间的相互作用力。诱导力存在 于极性分子与非极性分子之间，以及极性分子与 极性分子之间。
山东大学化学与化工学院
3.1 聚合物分子间的作用力 由于分子间存在着相互作用，才使相同的或不同的 高分子聚集在一起成为有用的材料。 3.1.1 范德华力与氢键 分子间的作用力:范德华力(静电力、诱导力和色散力); 氢键
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3.1 高聚物分子间的作用力
◆静电力：极性分子之间的引力。
I：分子的电离能； α：分子极化率； R：分子间距离。
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3.1.1 范德华力与氢键 色散力的作用能一般在0.8－8kJ/mol。 在一般非极性高分子中，例如， PE、PP、PS中， 色散力占分子间作用总能量的80～100%。
◆以上三种力统称为范德华力，是永久存在于一切分
子之间的一种吸引力。
第2章 高分子的晶态结构
1. 球晶的成核与生长
• 异相成核与生长
由溶液中的杂质，添加剂、容器壁或其他第三组分 为晶核生长的球晶。
成核数目只与杂质数目有关。 球晶从中心一点向外发散状生长。
(a)异相成核 (b)均相成核
均相成核与生长
由聚合物分子本身形成的晶核。 一般聚合物分子在溶液中处于结晶和溶解的动态平衡 之中，随溶液温度的降低或溶剂的挥发，当达到饱和 溶液的浓度时，聚合物分子形成大于一定尺寸的聚集 体，这种聚集体不能再溶解于溶液中，称晶核。
聚乙烯* 聚异丁烯 天然橡胶 聚丁二烯 丁苯胶 聚苯乙烯 聚甲基丙烯酸 甲酯 聚醋酸乙烯酯 聚氯乙烯 聚对苯二甲酸 乙二酯 尼龙66 聚丙烯腈
62 65 67 66 66 73 83 88 91 114 185 237
CED<70卡/厘米3 的高 聚物都是非极性高聚物， 可用作橡胶； 橡胶 （<70） CED在70－100卡/厘米3 之间的高聚物分子间力 适中，适合作塑料使用。 塑料 CED> 100卡/厘米3的高 （70～ 聚物由于分子链上有强 100） 极性基团，或者分子链 间能形成氢键，分子间 纤维 作用力大，可做纤维材 （>100） 料或工程塑料；
液体 固体 液晶态 取向态 晶态
非晶态
高分子的链结构是决定聚合物基本性质的主要因素 高分子凝聚态结构是决定聚合物本体性质的主要因素
链结构与凝聚态结构的重要性比较
对于实际应用的高分子材料或制品，其使用性直接决 定于在加工中形成的凝聚态结构，从此意义上可以说，链结 构只是间接地影响聚合物材料的性能，而凝聚态结构才是直 接影响其性能的因素。
• 1957年A.J. Keller 首先发现浓度0.01% 的聚乙烯溶液中，பைடு நூலகம் 缓慢冷却时可生成棱 形片状的、电镜下可 观察到的片晶，呈现 出单晶特有典型的电 子衍射图。 • 随后陆续发现聚甲醛、 尼龙、聚脂等单晶。
高分子材料的结构与性能关系分析
智能高分子材 料在医疗、环 保、能源等领 域的应用前景。
智能高分子材 料的结构设计、 合成与制备方
法。
智能高分子材 料面临的挑战 与未来发展方
向。
环保法规日益严格， 推动高分子材料低 污染化发展
生物降解性材料成 为研究热点，实现 废弃高分子材料的 环保处理
绿色合成技术不断 进步，降低高分子 材料生产过程中的 环境污染
有关
高分子材料的 导热性能影响
其电性能
透明性：高分子材料对光的透过能力。 折射率：高分子材料的折射率与分子结构有关，影响光在材料中的传播速度。 反射与散射：某些高分子材料对光的反射和散射特性，影响材料的光泽和外观。 荧光与磷光：某些高分子材料能够吸收光能并转化为荧光或磷光，具有特定的光学性质。
高分子材料的结构与 性能关系分析
汇报人：
目录
高分子材料的结构
高分子材料的应用
高分子材料的发展 趋势与展望
高分子材料的结构
分子链的组成：由 许多单体通过聚合 反应连接而成
分子链的形状： 可以是线型、支 化型或网状结构
分子链的排列： 有序排列或无序 排列
分子链的柔顺性： 影响高分子材料的 机械性能和加工性 能
循环再利用成为高 分子材料的重要发 展方向，提高资源 利用率
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汇报人：
高分子材料的性能
高分子材料的力学性能主要表现在其弹性、塑性、强度和韧性等方面。
高分子材料的力学性能与分子链的柔顺性和规整性有关，通常分子链刚性越大，强 度越高。 高分子材料的力学性能可以通过改变分子链的结构、交联度、结晶度等因素进行调控。
高分子材料的力学性能在很大程度上决定了其在各种工程领域中的应用范围和价值。
高分子的凝聚态结构
高分子间的作用力也叫次价键力，（主价键力是化学键力，
有共价键、金属键、离子键，是高分子链形成的主要力），
包括范德华力（静电力、诱导力、色散力）和氢键
这种存在于分子内非键合原子间或者分子之间的吸力，在聚
集态结构中起重要作用。因为分子间作用力与分子量有关而
高分子的分子量很大，致使分子间作用力加和超过化学键的
态结构与材料性能有直接的关系
具有相同链结构的同一种聚合物，在不同加工成
形条件下，也会产生不同的聚集状态，结果，制
品性能迥然不同。
如：涤纶片：缓慢冷却→结晶→呈脆性；迅速
冷却并经双轴拉伸的涤纶薄膜→只取向而未结
晶→韧性非常好的材料。
.
6
3.1高分子间的作用力
物质为什么会形成凝聚态？---分子间作用力
也具有长程有序。外观：规则的几何外形
.
17
多晶：整个晶体有多个取向不同的晶粒（单晶和
孪晶）组成；外观：无多面体的规则外形且各向
同性
非晶：只具有近似的短程有序而不具有长程有序的
固体（10埃~20埃存在着几个链段的局部的平行排
列； 高分子链的形态是相互穿透的）
准晶：结构的有序性介于理想晶体和液体之间，
.
16
晶体基本概念
晶体：物质内部的微观粒子（原子、分子、离子）
在三维空间呈有规律地、周期性地排列。
单晶、多晶、非晶、准晶的区别：物质内部的质点
在空间的排列是否具有短程有序性长程有序性。
单晶：短程有序性和长程有序贯穿整块晶体；外观：
多面体、规则外形且各相异性
孪晶：长程有序在某一平面上发生转折，另一部分
分子量大于某一数值以上的样品结晶度随分子量增加而单调下降直到分子量很高最后趋于某一枀限结晶性聚合物非结晶性聚合物晶态非晶态结晶条件分子结极的对结晶条件如温度和时间等内因热力学条件外因动力学条件分子链的对称性越高觃整性越好越容易觃则排列形成高度有序的晶栺351高聚物结极对结晶能力的影响3511链的对称性和觃整性1链的对称性pe和ptfe均能结晶pe的结晶度高达95而且结晶速度枀快完全对称83b聚异丁烯pib聚偏二氯乙烯pvdc聚甲醛pom聚酯与聚酰胺ch虽然结极复杂但无不对称碳原子链呈平面锯齿状还有氢键也易结晶主链含不对称碳原子分子链如具有空间极型的觃整性则仍可结晶否则就不能结晶如自由基聚合制得的聚丙烯聚苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯等为非晶聚合物但由定向聚合得到的等觃或间觃立极聚合物则可结晶二烯类聚合物
高分子材料的结构与性能
纤维种类：合成纤维和天然 纤维
纤维材料：高分子材料的重 要应用领域之一
纤维工业的发展历程：从天 然纤维到合成纤维的演变
高分子材料在纤维工业中的应 用：提高纤维性能、降低生产
成本
高分子材料在涂 料工业中的应用 广泛，如合成树 脂、颜料、溶剂 等。
高分子材料可以 提高涂料的粘附 性、耐久性和抗 腐蚀性，从而提 高涂层的性能。
原理：利用聚合物之 间的相容性、相分离 等作用，使共混物形 成独特的微观结构， 从而改善材料的性能。
方法：包括机械共混 、溶液共混、乳液共 混等，可根据不同需 求选择合适的方法。
应用：广泛应用于塑 料、橡胶、涂料等领 域，可提高材料的力 学性能、耐热性能、 抗老化性能等。
定义：通过添加填充剂来改善高分子材料的性能 目的：降低成本、提高力学性能、增强耐磨性等 填充剂种类：无机物、有机物、纳米材料等 应用领域：塑料、橡胶、涂料等
定义：将两种或多种 聚合物通过物理或化 学方法混合，形成具 有优异性能的新型高 分子材料。
目的：改善单一聚 合物的性能，提高 材料的综合性能， 满足不同应用需求。
方法：共混、合金 化、互穿网络等。
应用：广泛应用于 汽车、电子、包装 、医疗等领域。
高分子材料的应用
简介：高分子材料在塑料工业中的应用广 泛，包括包装材料、建筑材料、医疗器械 等领域。
高分子材料的性能
高分子材料具有较高的弹性模量，能够承受较大的拉伸和压缩应力。 高分子材料通常具有较好的抗冲击性能，能够吸收能量并减轻冲击力对材料的破坏。 高分子材料的粘弹性使得材料在受力过程中会发生形变，同时能量会被吸收或释放。 高分子材料的疲劳性能较弱，容易发生疲劳断裂。
热稳定性：高分 子材料在高温下 的稳定性
高分子材料的结构与性能
拉伸强度
表示高分子材料抵抗拉伸应力的能力， 与分子链的取向和结晶度有关。
疲劳性能
描述高分子材料在循环应力作用下的 耐久性，与材料的交联密度和分子链 的柔性有关。
热性能
热稳定性
指高分子材料在高温下的稳定性，与其耐热性和热分解温度有关。
热膨胀系数
描述高分子材料受热膨胀的程度，与分子链的刚性和结晶度有关。
详细描述
高分子材料最显著的特点是其高分子量和长 链结构，这使得它们具有较高的弹性和可塑 性。此外，高分子链的柔性和多分散性也赋 予了高分子材料多种性能，如耐高温、耐腐 蚀、绝缘、光学透明等。这些特性使得高分 子材料在许多领域都有广泛的应用，如塑料
、橡胶、纤维、涂料和粘合剂等。
02
高分子材料的结构
分子链结构
填充改性可以降低聚合物的成本、提高力学性能、增强阻隔性能等。填充改性常 用的方法有直接填充、表面处理填充和共混填充等。填充改性后的高分子材料在 汽车、航空航天、建筑等领域得到广泛应用。
增强改性
增强改性是指通过加入增强剂或增强材料，提高聚合物的 力学性能和耐热性能。常用的增强剂或增强材料包括玻璃 纤维、碳纤维、有机纤维等。
高分子材料的分类
总结词
高分子材料可以根据其来源、结构、性能和应用进行分类。
详细描述
根据来源，高分子材料可以分为天然高分子和合成高分子。天然高分子来源于自然界，如纤维素、蛋 白质和天然橡胶等；合成高分子则是通过化学反应人工合成的，如聚乙烯、聚丙烯和合成橡胶等。
高分子材料的特性
总结词
高分子材料具有许多独特的物理和化学性质 ，如高分子量、链柔性和多分散性等。
增强改性的方法包括内嵌增强、纤维增强和交织增强等。 增强改性后的高分子材料具有优异的力学性能和耐热性能 ，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材或化学方法改 变高分子材料表面的性质，以提高其 附着力、抗老化性能和抗腐蚀性能等 。
高分子材料的结构
六、高分子的非晶态 1.两相球粒模型（折叠链缨状胶束粒子模型）
A.有序区（2- 4nm) 粒子相 B.粒界区（1- 2nm)
C.粒间相（1- 5nm)
2.无规线团模型（Flory)
七、高分子的多相共混结构——高分子合金 两种性质不同的聚合物复合得到的多组分材料
2.折叠链模型
晶体中高分子链的形态示意图
A.非晶态；B.折叠链；C.伸直链；D.隧道—微纤模型
三、高聚物的结晶过程 1.高分子链结构对称性高易结晶 2.立构规整聚合物易结晶
聚乙烯、聚四氟乙烯
自由基聚合得到的PS、PMMA、PVAc→非晶聚合物 定向聚合得到的全同或间同聚合物具结晶能力，结晶能力大小与等规度有关
(三)支链与交联结构
支链阻碍分子链间的接近，有助于内旋转， 柔性好。 交联度大，聚合物柔性迅速下降。 (四)分子间作用力 分子间易生成大量氢键的高分子柔性差。
三、链柔顺性的表征 末端距 h 均方末端距 h2 根均方末端距 (h2)½
h2 ＝Z b2
or (h2)½ ＝b (Z)½ B：高分子链中能独立运动的最小单元（链段）的长度； Z：链段的总数 h2越小，链越柔顺
§1.2 高分子的聚集态结构
高分子链间的排列和堆砌结构——超分子结构
ห้องสมุดไป่ตู้
一、高分子的晶态结构
高分子晶体是由构成高分子链的原子或结构单元在空间按照一定规律周 期性重复排列构成的固体，其结晶形态因结晶条件不同而不同。 1. 单晶 只能在特殊条件下得到，要求：
①溶液的浓度足够稀(0.01%~0.1%) ②结晶的温度足够高 ③结晶的速率足够慢
共混聚合物中，最有实际意义的是由一个分散相和一个连续 相组成的两相体系共混物 1.分散相软——连续相硬 橡胶增韧塑料 2.分散相硬——连续相软 热塑性弹性体SBS 3.分散相软——连续相软 天然橡胶与合成橡胶共混 4.分散相硬——连续相硬 聚乙烯改性聚碳酸酯
3.3高分子材料晶态结构
3.3高分子材料晶态结构3.3 高分子材料晶态结构高分子按其分子链排列的有序和无序而行成晶态和非晶态结构。
高分子的晶态结构具有三维远程有序的特征，它是高分子聚集态中最规整的部分。
与小分子晶体不同的是其具有如下特点：（1）.晶区与非晶区共存。
由于高分子为长链结构，链上的原子通过共价键相连接，结晶时链段是不能充分自由运动的，因此妨碍了其作规整的堆积和排列，使得在高分子晶体内部往往含有比低分子晶体更多的晶格缺陷。
如果晶格缺陷比较严重的话，会导致出现所谓准晶结构，甚至会成为非晶区。
（2）.基本结构单元的不同。
小分子：原子、分子和离子高分子：具有构象重复周期的分子链段3.3.1 高分子链在晶体中的构象影响因素：分子链本身和分子链间相互作用两种因素。
（1）.分子内因素：能量最低原则高分子链在晶体中的排列必须遵循能量最低原则。
晶体中的每个高分子链只能采取位能最低的一种特定的构象，在晶体中作紧密而规整的排列。
通常采取比较伸展的结构。
（2）.分子间力会影响链的相互堆砌，即影响链、链之间的堆砌密度。
如：氢键，范得华力等。
碳链的各种构象由C-C单键内旋转而形成的构象，可归纳成8种类型。
分子链的构象不同，等同周期的长度不同，所包含的键的数目以及形状均不同。
（1）平面锯齿形构象（2）、（3）、（7）和（8）螺旋形构象（4）、（5）和（6）滑移面的对称型构象聚乙烯结晶分子链构象------反式平面锯齿状一些没有取代基或取代基较小的碳链高分子以及聚酯、聚酰胺等都采取能量低的反式平面锯齿状构象。
聚四氟乙烯结晶分子链构象------螺旋形的结构存在较大的侧基。
3.3.2高分子材料晶态结构模型（1）、缨状微束模型在结晶高分子中，晶区和非晶区互相穿插，同时存在。
一根分子链可以同时穿过几个晶区和非晶区，在晶区，分子链互相平行排列形成规整的结构；在非晶区，分子链的堆砌是完全无序的。
这个模型又叫两相结构模型。
（2）、折叠链模型(folded chain model)大分子链以折叠的形式堆砌形成结晶由于每一根高聚物链在晶区连续折叠，相连的链段在晶片中的空间排列是相邻的，故称为近邻规整折叠。
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3.3 高分子材料晶态结构
高分子按其分子链排列的有序和无序而行成晶态和非晶态结构。
高分子的晶态结构具有三维远程有序的特征，它是高分子聚集态中最规整的部分。
与小分子晶体不同的是其具有如下特点：
（1）.晶区与非晶区共存。
由于高分子为长链结构，链上的原子通过共价键相连接，结晶时链段是不能充分自由运动的，因此妨碍了其作规整的堆积和排列，使得在高分子晶体内部往往含有比低分子晶体更多的晶格缺陷。
如果晶格缺陷比较严重的话，会导致出现所谓准晶结构，甚至会成为非晶区。
（2）.基本结构单元的不同。
小分子：原子、分子和离子
高分子：具有构象重复周期的分子链段
3.3.1 高分子链在晶体中的构象
影响因素：分子链本身和分子链间相互作用两种因素。
（1）.分子内因素：能量最低原则
高分子链在晶体中的排列必须遵循能量最低原则。
晶体中的每个高分子链只能采取位能最低的一种特定的构象，在晶体中作紧密而规整的排列。
通常采取比较伸展的结构。
（2）.分子间力会影响链的相互堆砌，即影响链、链之间的堆砌密度。
如：氢键，范得华力等。
碳链的各种构象
由C-C单键内旋转而形成的构象，可归纳成8种类型。
分子链的构象不同，等同周期的长度不同，所包含的键的数目以及形状均不同。
（1）平面锯齿形构象
（2）、（3）、（7）和（8）螺旋形构象
（4）、（5）和（6）滑移面的对称型构象
聚乙烯结晶分子链构象------反式平面锯齿状
一些没有取代基或取代基较小的碳链高分子以及聚酯、聚酰胺等都
采取能量低的反式平面锯齿状构象。
聚四氟乙烯结晶分子链构象------螺旋形的结构
存在较大的侧基。
3.3.2高分子材料晶态结构模型
（1）、缨状微束模型
在结晶高分子中，晶区和非晶区互相穿插，同时存在。
一根分子链可以同时穿过几个
晶区和非晶区，在晶区，分子链互相平行排列形成规整的结构；在非晶区，分子链的堆砌是完全无序的。
这个模型又叫两相结构模型。
（2）、折叠链模型(folded chain model)
大分子链以折叠的形式堆砌形成结晶由于
每一根高聚物链在晶区连续折叠，相连的链段在
晶片中的空间排列是相邻的，故称为近邻规整折
叠。
（3）、插线板模型
在晶片中，同一分子相连的两链段并不像折叠链模
型那样，都是相邻排列的，也有非相邻排列的，或相邻排
列的链段可以属于不同的分子。
3.3.3 高分子材料结晶形态
I. 结晶形态
根据结晶条件不同，可形成多种形态的晶体：单晶、球晶、伸直链晶片、纤维状晶片和串晶等。
（1）单晶
具有一定几何外形的薄片状晶体。
一般聚
合物的单晶只能从极稀溶液（质量浓度小于
0.01wt%)中缓慢结晶而成。
聚乙烯单晶的电子衍射和晶片中分子链的排列
（2）球晶
聚合物最常见的结晶形态，为圆球状晶体，尺寸较大，一般是由结晶性聚合物从浓溶液中析出或由熔体冷却时形成的。
球晶在正交偏光显微镜下可观察到其特有的黑十字消光或带同心圆的黑十字消光图象。
球晶的黑十字消光现象球晶生长示意图
球晶内部扭曲晶片示意图
（3）伸直链晶片
由完全伸展的分子链平行规整排列而成的小片状晶体，晶片厚度基本与伸展的分子链长度相当。
这种晶体主要形成于极高压力下。
（4）纤维状晶和串晶
纤维状晶是在流动场的作用下使高分子链的构象发生畸变，成为沿流动方向平行排列的伸展状态，在适当的条件下结晶而成。
分子链取向与纤维轴平行。
聚合物串晶是一种类似于串珠式的多晶体。
聚合物的液晶态
液晶态是晶态向液态转化的中间态，既具有晶态的有序性（导致各向异性），又具有液态的连续性和流动性。
液晶高分子是由小分子液晶基元键合而成的。
分为热致性和溶致性液晶两种。
根据形成条件的不同分为：
热致性液晶：受热熔融形成各向异性熔体；
溶致性液晶：溶于某种溶剂而形成各向异性的溶液。