高分子物理何曼君lecgw03

1、Presented by 陈江 030029 徐斌洲 030030 聚合物的附生结晶聚合物的附生结晶一一 聚合物均相附生结晶聚合物均相附生结晶二二 聚合物异相附生结晶聚合物异相附生结晶三三 聚合物拟态附生结晶聚合物拟态附生结晶四四 聚合物附生结晶对材料力学性聚合物附生结晶对材料力学性 能的影响能的影响聚合物的附生结晶聚合物的附生结晶附生结晶，通常定义为一种结晶物质附生结晶，通常定义为一种结晶物质在另一种晶体基底上的在另一种晶体基底上的取向结晶取向结晶由于基底对附生物质的作用致使其由于基底对附生物质的作用致使其两两者间存在着严格取向关系者间存在着严格取向关系，从而使附，从而使附生物质产生异乎寻常

2、的生物质产生异乎寻常的形态结构形态结构由于由于附生界面附生界面强的物理结合作用，对强的物理结合作用，对材料的力学性能有很大影响，引起了材料的力学性能有很大影响，引起了人们的广泛关注。人们的广泛关注。在无机化合物基底上在无机化合物基底上在有机化合物基底上在有机化合物基底上在聚合物基底上在聚合物基底上聚合物的附生结晶聚合物的附生结晶聚合物的附生结晶聚合物的附生结晶聚合物聚合物/聚合物附生结晶聚合物附生结晶异相附生结晶异相附生结晶拟态附生结晶拟态附生结晶均相附生结晶均相附生结晶 聚合物在聚合物在同种同种聚合物基底上的取向结晶现聚合物基底上的取向结晶现象称为聚合物象称为聚合物均相附生结晶均相附生结晶

3、从某种意义上讲，聚合物的结晶过程本身从某种意义上讲，聚合物的结晶过程本身就是一种均相附生结晶就是一种均相附生结晶 这是因为晶体的生长即使熔体聚合物链在这是因为晶体的生长即使熔体聚合物链在已经结晶的聚合物晶体表面规则的沉积过已经结晶的聚合物晶体表面规则的沉积过程，程，串晶结构串晶结构是均相附生结晶的典型是均相附生结晶的典型均相附生结晶均相附生结晶均相附生结晶均相附生结晶折叠链片晶在伸展链纤维晶上附折叠链片晶在伸展链纤维晶上附生生长，两者链彼此平行的分子生生长，两者链彼此平行的分子均相附生结晶均相附生结晶聚乙烯串晶结构 一种结晶聚合物在另一种结晶聚合物取一种结晶聚合物在另一种结晶聚合物取向基底上的

4、附生结晶现象称为向基底上的附生结晶现象称为异相附生异相附生结晶结晶 通过对比基底上的聚合物和聚合物本体通过对比基底上的聚合物和聚合物本体在相同结晶条件下的不同结晶结果来定在相同结晶条件下的不同结晶结果来定性说明聚合物间是否存在相互作用性说明聚合物间是否存在相互作用异相附生结晶异相附生结晶研究表明强的异相成核作用研究表明强的异相成核作用异相附生结晶异相附生结晶与基底和沉积物的化学结构相似性无关与基底和沉积物的化学结构相似性无关与基底和沉积物的链构象相似性无关与基底和沉积物的链构象相似性无关与基底和沉积物的晶体结构相似性无关与基底和沉积物的晶体结构相似性无关与基底和沉积物的晶格匹配相似性无关与基底

5、和沉积物的晶格匹配相似性无关所以，基底和沉积物的某种结构相似所以，基底和沉积物的某种结构相似性不是聚合物间产生作用的必要条件性不是聚合物间产生作用的必要条件异相附生结晶异相附生结晶 聚己内酯（PCL）在HDPE纤维 表面横穿结晶的偏光显微镜照片 根据取向关系，聚合物异相附生体系可分为根据取向关系，聚合物异相附生体系可分为平行平行链链和和非平行链非平行链 平行链附生结晶，顾名思义，即沉积聚合物与基平行链附生结晶，顾名思义，即沉积聚合物与基底聚合物分子链平行的取向结晶现象底聚合物分子链平行的取向结晶现象异相附生结晶异相附生结晶附生物链烷烃PEPCLPOM基底聚合物PE POMPTFEPOMPE P

6、TFE POMPEi-PPNylonPET平行链聚合物附生体系平行链聚合物附生体系 非平行链附生结晶即附生物与基底聚合物分非平行链附生结晶即附生物与基底聚合物分子链方向成一定角度交叉的取向结晶结果子链方向成一定角度交叉的取向结晶结果异相附生结晶异相附生结晶附生物PEi-PPPBD PCL聚八聚体PEs-PPs-PPi-PP基底聚合物i-PPNylon -6i-PPi-PPi-PPs-PPPENylon-12PTFE分子链夹角50 5050 505037373757非平行链聚合物附生体系非平行链聚合物附生体系聚合物异相附生结晶的理论解释聚合物异相附生结晶的理论解释 从上表可以发现，所有锯齿链聚合

7、物与从上表可以发现，所有锯齿链聚合物与 i-PP间的附生结晶有个共同特点：间的附生结晶有个共同特点： 两种聚合物分子链方向总是成固定两种聚合物分子链方向总是成固定50交叉交叉聚合物异相附生结晶的理论解释聚合物异相附生结晶的理论解释0.505nm0.494nm 由于聚合物结晶是通过聚合物链的有规折叠由于聚合物结晶是通过聚合物链的有规折叠和堆砌来实现的，聚合物晶体的横向宽度不和堆砌来实现的，聚合物晶体的横向宽度不会是无限的会是无限的 所以附生沉积物存在一个所以附生沉积物存在一个临界厚度临界厚度聚合物异相附生结晶的理论解释聚合物异相附生结晶的理论解释 我们知道，聚合物链的规整性直接影响其结我们知道，

8、聚合物链的规整性直接影响其结晶行为，如链的折叠长度和晶体的横向宽度晶行为，如链的折叠长度和晶体的横向宽度等等 这无疑是影响聚合物的附生结晶的一个因素，这无疑是影响聚合物的附生结晶的一个因素，尤其是聚合物的尤其是聚合物的附生层厚度附生层厚度聚合物异相附生结晶的理论解释聚合物异相附生结晶的理论解释聚合物异相附生结晶的理论解释聚合物异相附生结晶的理论解释 链规整性对聚合物附生层厚度的影响链规整性对聚合物附生层厚度的影响 HDPE/i-PP附生结晶厚度附生结晶厚度500nm LDPE/i-PP附生结晶厚度附生结晶厚度60nm 结晶物质在晶体或非晶材料形成拓扑表面上结晶物质在晶体或非晶材料形成拓扑表面上

9、的取向结晶现象称为的取向结晶现象称为拟态附生结晶拟态附生结晶 聚合物在摩擦产生的聚合物基底膜上附生生聚合物在摩擦产生的聚合物基底膜上附生生长是聚合物间拟态附生结晶的典型示例长是聚合物间拟态附生结晶的典型示例拟态附生结晶拟态附生结晶 原子力显微镜研究结果表明，熔体拉伸取向原子力显微镜研究结果表明，熔体拉伸取向膜的晶体表面存在沿其链轴方向膜的晶体表面存在沿其链轴方向纳米量级纳米量级的的起伏，这为其他聚合物的拟态附生结晶提供起伏，这为其他聚合物的拟态附生结晶提供了基础了基础拟态附生结晶拟态附生结晶熔体拉伸聚合物取向膜的表面拓扑结构示意图 规则的规则的光栅光栅可作为不少结晶物质的基底，诱可作为不少结晶

10、物质的基底，诱导其拟态附生而取向结晶导其拟态附生而取向结晶 光栅的狭缝数量很大，可达几千条光栅的狭缝数量很大，可达几千条/毫米，这毫米，这样光栅狭缝的间距将很小样光栅狭缝的间距将很小拟态附生结晶拟态附生结晶 形态结构是决定材料力学性能的关键因素，形态结构是决定材料力学性能的关键因素，从不寻常的附生取向结构不难联想到其特殊从不寻常的附生取向结构不难联想到其特殊的力学性能的力学性能 附生聚合物体系存在明显的协同效应附生聚合物体系存在明显的协同效应聚合物附生结晶对材料力学性能的影响聚合物附生结晶对材料力学性能的影响主要原因是：主要原因是： （1）聚合物附生的晶体间存在强的物理作用）聚合物附生的晶体间存在强的物理作用（范德华力），从而增强了附生体系中两种（范德华力），从而增强了附生体系中两种晶体间的黏结力晶体间的黏结力聚合物附生结晶对材料力学性能的影响聚合物附生结晶对材料力学性能的影响（2） 在聚合物异相附生体系中，由于特殊的在聚合物异相附生体系中，由于特殊的附生取向关系使两种聚合物的片晶形成大角附生取向关系使两种聚合物的片晶形成大角度交叉的编织结构度交叉的编织结构聚合物附生结晶对材料力学性能的影响聚合物附生结晶对材料力学性能的影响i-PP片晶片晶i-PP非晶区非晶区附生片晶附生片晶 这样两种聚合物片晶分别这样两种聚合物片晶分别成为连结成为连结对方晶区对方晶区和非