第三章结晶动力学与结晶热力学PPT课件
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聚合物的结晶动⼒学聚合物的结晶动⼒学本节主要内容:讨论结晶的过程和速度问题,即结晶的动⼒学问题。
⽬的:了解聚合物的结构和外界条件对结晶速度和结晶形态的影响,进⽽通过结晶过程去控制结晶度和结晶形态,以达到控制最终产品性能的⽬的。
⼀、⾼分⼦结构与结晶的能⼒聚合物结晶过程能否进⾏,必须具备两个条件:1、聚合物的分⼦链具有结晶能⼒,分⼦链需具有化学和⼏何结构的规整性,这是结晶的必要条件——热⼒学条件。
2、给予充分的条件-适宜的温度和充分的时间——动⼒学条件。
(⼀)链的对称性⼤分⼦链的化学结构对称性越好,就越易结晶。
例如:聚⼄烯:主链上全部是碳原⼦,结构对称,故其结晶能⾼达95%;聚四氟⼄烯:分⼦结构的对称性好,具有良好的结晶能⼒;聚氯⼄烯:氯原⼦破坏了结构的对称性,失去了结晶能⼒;聚偏⼆氯⼄烯:具有结晶能⼒。
主链含有杂原⼦的聚合物,如聚甲醛、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚砜等,虽然对称性有所降低,但仍属对称结构,都具有不同程度的结晶能⼒。
(⼆)链的规整性主链含不对称碳原⼦分⼦链,如具有空间构型的规整性,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规或间规⽴构聚合物则可结晶。
⼆烯类聚合物:全顺式或全反式结构的聚合物有结晶能⼒;顺式构型聚合物的结晶能⼒⼀般⼩于反式构型的聚合物。
反式对称性好的丁⼆烯最易结晶。
(三)共聚物的结晶能⼒⽆规共聚物:1、两种共聚单体的均聚物有相同类型的晶体结构,则能结晶,⽽晶胞参数随共聚物的组成⽽发⽣变化。
2、若两种共聚单元的均聚物有不同的晶体结构,但其中⼀种组分⽐例⾼很多时,仍可结晶;⽽两者⽐例相当时,则失去结晶能⼒,如⼄丙共聚物。
嵌段共聚物:各嵌段基本上保持着相对独⽴性,能结晶的嵌段可形成⾃⼰的晶区。
例如,聚酯—聚丁⼆烯—聚酯嵌段共聚物中,聚酯段仍可结晶,起物理交联作⽤,⽽使共聚物成为良好的热塑性弹性体。
影响结晶能⼒的其它因素: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。