1、高聚物结晶 XXX一般把相对分子质量高于 10000 的分子称为高分子。高分子通常由 103105 个原子以共价键连接而成。由于高分子多是由小分子通过聚合反应而制得的,因此也常被称为聚合物或高聚物,用于聚合的小分子则被称为“单体” 。 能够发生聚合的低分子量化合物叫单体,它们的主要成分是碳和氢,在一定条件和催化剂作用下,单体聚合成以碳原子为骨架的长链,就叫聚合物。 高分子化合物几乎无挥发性,常温下常以固态或液态存在。固态高聚物按其结构形态可分为晶态和非晶态。前者分子排列规整有序;而后者分子排列无规则。同一种高分子化合物可以兼具晶态和非晶态两种结构。大多数的合成树脂都是非晶态结构。影响聚合物结晶
2、能力的因素有以下几点:1、分子链的柔性:聚对苯二甲酸乙二酯的结晶能力要比脂肪族聚酯低2、支化:高压聚乙烯由于支化,其结晶能力要低于低压法制得的线性聚乙烯3、交联:轻度交联聚合物尚能结晶,高度交联则完全失去结晶能力。4、分子间力:分子间的作用力大,会使分子链柔性下降,从而影响结晶能力;但分子间形成氢键时,则有利于晶体结构的稳定。我们知道,聚合物结晶和小分子结晶不一样,它的结晶不是一个恒定的温度,而是一个较窄的温度范围。而且,晶态聚合物的不仅只有晶态部分,还有非晶态部分。聚合物的晶态部分所占的分数叫结晶度。结晶度对聚合物的物理性质影响很大,很多性质都受它的影响,例如,玻璃化温度,熔点或粘流温度,分
3、解温度,以及折光率等。特别是功能高分子,这些影响尤为重要。因此,高聚物的结晶机理研究很有必要。根据过程理论将结晶定性地划分为晶核形成和晶体生长两个阶段, 针对这两个阶段, 应用不同的机理提出了多种形式的动力学模型进行了描述, 但结晶过程中成核和生长阶段的识别和区分仍缺少统一的标准或判据, 导致获取的动力学参数差异较大; 目前研究多侧重于间歇结晶过程中添加晶种条件下的成核和生长机理、动力学参数估计、动力学模型的优化和结晶过程的控制, 而对于伴有自发成核的典型结晶过程, 其机理和动力参数估计等方面的研究以及成核和生长阶段的识别和区分则报道较少; 结晶过程中不仅溶液相溶质浓度发生变化, 而且从溶液中
4、析出晶体的粒度还同时存在着时间和空间的分布, 固液两相变化信息的获取, 尤其是在线数据的准确测定, 对于结晶过程识别和参数估计的结果具有较大的影响, 但固液两相实时变化信息的准确获取至今仍存在较大的困难。就目前的聚合物结晶理论来看, 由于聚合物的非等温结晶过程非常复杂, 理论上尚不完善, 研究方法也仅限于DSC法, 这在很大程度上影响了它的应用。高聚物的结晶机理研究现状分析有两个方面,分别是等温结晶动力学的研究进展和非等温结晶动力学的研究。其中,等温结晶动力学的研究进展包含纯聚合物等温结晶动力学研究和共混聚合物等温结晶动力学的研究两个方面,非等温结晶动力学的研究包含纯聚合物非等温结晶动力学研究
5、和共混聚合物非等温结晶动力学的研究两个方面。下面是关于高聚物的结晶现状研究的一些图片(不同晶体的形状及结晶过程) 。Fig. 1 The growth of individual spherulitesFig. 2 Simulation of the spherulitic growth in cross- scale modelFig. 3 Comparison between the arborescent method and the analytical solution of Schulze and Naujeck. ( thick lines)Fig. 4 Comparison b
6、etween the front tracking growth method and the analytical solution of Schulze and Naujeck . ( thick lines)Fig. 5 Finalm icrostructure of the solidified plate showing the shape and nucleation centers of the spherulites. (20 mm10 mm)就目前的聚合物结晶理论来看, 由于聚合物的非等温结晶过程非常复杂, 理论上尚不完善,在查找的过程中,很多数据库这方面的文献都很少,甚至是没有,研究这方面的科研专家也很少。因此,高聚物的结晶机理研究还很有潜力,有待继续研究。而且,现在我们对功能高分子的要求越来越高,然而,很多高分子的功能是由结晶度和结晶环境而决定的,这也暗示着高聚物的结晶机理研究是很有前景的。