湘大高分子专业英语Charpter-3-4

Charpter3-43.4.Morphology3.4.1IntroductionThesectionisprincipallyconcernedwiththecrystalstructureofpolymers,thatistosaytheshapeandsizeofthesmallestunitofacrystal—theunitcell—andthearrangementoftheatomswithinit.Thepresentsectionconsidersthestructureofpolymersonascalemuchlargerthantheunitcell.Notallpolymerscrystalliseand,eveninthosethatdo,thereisalwayssomeremainingnon-crystallinematerial,asshownforinstancebythepresenceofbroadhalosinWAXSpatternsfromunorientedpolymersinadditiontoanysharpringsduetocrystallinematerial.Thewidthsoftheringsduetothecrystallitesindicatethat,insomepolymers,thecrystallitedimensionsareonlyoftheorderoftensofnanometres,whichisverysmallcomparedwiththelengthsofpolymerchains,whichmaybeoforder3000nmmeasuredalongthechain,i.e.about100timesthedimensionsofcrystallites.3.4.形态学3.4.1介绍该部分主要涉及聚合物的晶体结构，即最小单位的形状和尺寸的晶体晶胞和在其内的原子排列。本节讨论的规模比晶胞大得多聚合物的结构。不是所有的聚合物和结晶，即便是在那些做什么，总有一些剩余的非结晶性材料，如通过广泛的光晕在WAXS从非取向聚合物模式的存在，除了由于晶体材料的任何尖锐环所示的实例。由于微晶环的宽度表示的是，在某些聚合物中，微晶尺寸为几十纳米，与聚合物链的沿测得的长度，这可能是为了3000nm的相比，这是非常小的顺序仅链，微晶即约100倍的尺寸。Thefollowingquestionsthereforearise.(i)Howcanlongmoleculesgiverisetosmallcrystallites?(ii)Whatarethesizesandshapesofpolymercrystallites?(iii)Howarethecrystallitesdisposedwithrespecttoeachotherandtothenon-crystallinematerial?(iv)Whatisthenatureofthenon-crystallinematerial?Thesequestionsarethebasisofpolymermorphology,whichmaybedefinedasthestudyofthestructureandrelationshipsofpolymerchainsonascalelargecomparedwiththatoftheindividualrepeatunitortheunitcell,i.e.onthescaleatwhichthepolymerchainsareoftenrepresentedsimplybylinestoindicatethepathofthebackbonethroughvariousstructures.因此，下面的问题出现。(i)怎样才能长分子小晶粒产生？(ii)什么是聚合物晶体的尺寸和形状？(iii)如何设置相对于彼此和非结晶材料的晶体？(iv)非晶体材料的性质是什么？这些问题是聚合物的形态，其可以被定义为结构的研究，并在规模较大的聚合物链与单个重复单元或单元电池，即，在标尺的比较关系的基础上在其聚合物链往往简单地表示由线通过各种结构来表示的骨干道路。3.4.2TheDegreeofCrystallinityInprinciple,almostanypropertythatisdifferentinthecrystallineandnon-crystallineregionscouldbeusedasthebasisforamethodofdeterminingthedegreeofcrystallinity,χ,or,asitisusuallymoresimplyput,thecrystallinity,ofapolymersample.Inpracticethemostcommonlyusedmethodsinvolvedensitymeasurements,DSCmeasurementsandX-raydiffractionmeasurements.Howeverthecrystallinityisdetermined,itisimportanttodistinguishbetweentwoslightlydifferentmeasures,thevolumecrystallinity,χv,andthemasscrystallinity,χm.IfVcisthevolumeofcrystallinematerialandVaisthevolumeofnon-crystalline(amorphous)materialwithinasample,thenχv=Vc/(Va+Vc)and,inasimilarway,χm=Mc/(Ma+Mc),whereMaandMcarethemassesofcrystallineandnon-crystallinematerialwithinthesample.Fromthesedefinitionsitiseasytoshowthatwherecandsarethedensitiesofthecrystallineregionsandofthesample,respectively.(3.24)3.4.2结晶度原则上，这是在结晶和非结晶区域不同几乎任何属性可以被用作基础来确定结晶度的方法，χ，或者，因为它通常更简单地说的，结晶度，聚合物样品。在实践中，最常用的方法包括密度测量，DSC测定和X射线衍射的测量。然而，结晶度是确定的，两个略有不同的措施，体积结晶度，χv之间进行区分是很重要的和质量的结晶度，χm。如果Vc是结晶材料的体积和Va一个是由非结晶（无定形）材料的样品中的体积，然后χv=Vc/(Va+Vc)并且，以类似的方式，χm=Mc/(Ma+Mc)，其中Ma和Mc是群众样品内的结晶和非结晶材料。从这些定义很容易证明其中，c和s的结晶区和样品的密度，分别。(3.24)ExperimentaldeterminationofcrystallinityItiseasytoshowthat,ifρaisthedensityoftheamorphousmaterial,then(3.25)Withtheassumptionthatthedensitiesofcrystallineandamorphousmaterialareknown,determinationofthedensityofthesampleeasilyprovidesavalueforthecrystallinity.Thedensityofthecrystallinematerialcanbeobtainedfromthechemicalformulaofthepolymerandthelatticeparameters,whichcanbefoundintheliterature.Adifficultyisthatthelatticeparametersofpolymercrystalsoftendependonthepreciseconditionsunderwhichcrystallisationtookplace,soavalueobtainedforasamplepreparedinassimilarawayaspossibletotheonewhosecrystallinityistobedeterminedshouldbechosen.Thedensityoftheamorphousmaterialisquitedifficulttodeterminebecauseittoodependsonthemethodofpreparation.Whenfullyamorphousmaterialcannotbeproducedthedensitiesofaseriesofsampleswhosecrystallinitieshavebeendeterminedbyanothermethodcanbeextrapolatedtozerocrystallinity.Thedensityofthesampleisusuallyobtainedbymeansofadensity-gradientcolumn,theprinciplesofwhichareexplainedinsection2.3.结晶度的试验确定很容易证明，如果ρa是非晶态材料的密度，然后(3.25)与该结晶和无定形材料的密度是已知的假设下，测定样品的密度很容易地提供对结晶度的值。该结晶材料的密度可以从聚合物和晶格参数，从而可以在文献中找到的化学式来获得。的困难在于，聚合物晶体的晶格参数往往依赖于精确的条件下，其结晶发生，所以对于制备类似的方式可以将一个其结晶度是待确定的样品所获得的值应选择。无定形材料的密度是相当难以确定，因为它太依赖于制剂的方法。当完全无定形材料不能生产的一系列样品的结晶度已被其他方法测定的密度可以外推到零的结晶度。样品的密度通常是由密度梯度柱中得来的，其中的原理进行说明的第2.3节。Inprinciplethedensitymethodisreadilyapplicabletoorientedsamplesaswellasrandomsamples,althoughcaremustbetakeninchoosingappropriatevaluesforρcandρa.AnothermethodthatisapplicablebothtorandomandtoorientedsamplesistheuseofDSC.Asexplainedinsection2.2,thismethodallowsthechangeinenthalpyduetomeltingorcrystallisationtobedeterminedforanysample.Ifthechangeinenthalpyperunitmassofcrystalsisknownfrommeasurementsonsamplesforwhichthecrystallinityisknown,thecrystallinityofthesamplecanbedetermined.Caremustbetakenthatthevalueusedfortheenthalpyperunitmassisappropriateformaterialcrystallisedinasimilarwaytothesample.原则上密度的方法是很容易适用于面向样品以及随机样本，虽然必须小心地选择为适当的值，ρc和ρa。另一种方法，该方法既适用于随机和取向的样品是使用DSC的。在2.2节如前所述，这种方法允许在改变焓由于熔化或结晶进行任何样品测定。如果在每个晶体的单位质量的焓的变化，从上的量，结晶度是已知的样品测