文档介绍：复旦大学
硕士学位论文
超高分子量聚乙烯的结晶与结构
姓名:乐征宇
申请学位级别:硕士
专业:材料物理与化学
指导教师:范仲勇
20040520
复大学硕士学位论文乐征宇
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摘要
本论文以初生态和稀溶液等温结晶的超高分子量聚乙烯
样品为研究对象,采用差示扫描量热仪
研究了晶体的熔融与重结晶行为在
和,范围,用傅立叶变换红外光谱
测试分析了不同样品晶区的构象、规整度及样品的结晶
度变化采用拉曼光谱进行了对比分析测试利用广角射线
衍射测定了样品晶体的结构参数,并分析了产生
结构差异的原因用透射电子显微镜观
察了从极稀溶液条件下制备的超长链结构的形成“单链多晶”的特殊形态。
初生态熔体等温结晶的实验结果表明初生态具有特殊的结构
可恢复性,该结论支持了初生态无相互贯穿的多链凝聚态的结构模型。初
生态的等温熔融实验结果表明,随着熔融时间的增加,高分子链缠结点的
数目也随之增加,其对结晶的阻碍作用增加,其熔体结晶温度下降。在℃熔
融后,初生态熔体达到完全贯穿。结果表明,初生态
的分子链排列比规整,其结构中没有或少有近邻折叠链构象,其
规整度随着熔融时间的延长而降低。
在低于样品的临界交叠浓度范围,采用稀溶液等温结晶
技术制备了的单链、寡链和多链聚集体。结果表明随着制备浓度降
低,溶液等温结晶样品的熔点下降。将其在℃结晶时,熔点随结晶时间延长
略有增高。但是,与初生态相比,稀溶液结晶形成片晶结构,两种
不同晶体结构的样品表现出决然不同的退火行为和晶区的完善、增厚机制。
研究表明,溶液等温样品的分子链排列规整性低于初生态
。在℃等温熔融后,溶液等温样品的规整度进一步下降。
研究表明,溶液等温样品的结晶度略高于初生态样品。采用
对初生态和溶液等温结晶样品进行了结构测定,对样品的晶面进
行了指标化,计算得到的结晶度和晶粒尺寸和的结果基本一致。
对溶液等温结晶样品的观察结果表明,在极稀浓度溶
液中链团彼此分离,等温结晶过程中链自身形成数个小晶粒,即
形成单链多晶。这些小片晶具有较高的规整度。随着溶液浓度的降低,溶液中
单链链团数增加,则生成的片晶尺寸更小。的稀溶液
在℃等温结晶形成约的准六边形小片晶。随着结晶温度从℃升高
到准六边形片晶转变为长六边形片晶,与相比,它晶面的
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复旦大学硕士学位论文乐征宇
尺寸远大于晶面的尺寸。片晶的轴方向的尺寸与轴方向的尺寸之比
从增大到
关键词超高分子量聚乙烯,稀溶液结晶,结构,形态
复口人学硕卜学位论文乐征宇
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第一章前言
引言
高分子物理是一门新兴的学科。而线性高分子的结晶学无疑是高分子物理中
的一朵奇葩,是最吸引人,但也最富挑战的领域之一。早年高分子学说磨难重重,
经过近年的争论,直到世纪年代初才正式被确立。早期高分子晶态结
构的研究手段主要是射线衍射随着科学技术的进步,偏光显微镜
、电子显微镜原子力显微镜等一系
列新的研究工具相继诞生,有力地推动了高分子结晶学研究,使人们获得了很多
新的丰富的结果。
早在世纪年代,有人用射线衍射法发现了高聚物的晶态结构,改
变了人们以往对于高聚物是无规线团聚集态的概念。射线衍射的结果指出,高
聚物不可能结晶。为了解释高分子聚集态中晶态和非晶态并存的现象,
提出了缨状微束两相模型。该模型提出后的年间,由于
缺乏足够的实验手段,人们始终无法有力地证实或否定高聚物此种聚集态的存
在,也没有找出更好的模型能取代缨状微束模型。直到年,
三人分别独立报道,他们用电镜观察到了聚乙烯菱形或截顶菱形的单晶
形态,从电镜照片的投影长度计算出晶片厚度远远小于高分子链的长度,还利用
电子衍射证明单晶内部分子链的三维有序排列,分子链取向与片晶的表面相垂
直。据此,提出了折叠链模型。年,和
发表了第一个关于高分子结晶的理论。该理论的出现是高分子结晶学的一个里程
碑,它对以后相关理论的提出和发展有着重要的借鉴价值和指导意义。然而当时,
这种规则折叠模型受到的批评,他从无规线团分子链空间排列的基本要求
出发,认为高分子结晶时分子链段只能作近程运动,而来不及进行规整折叠。据
此,他提出了插线板模型,完全否定了规则折叠的存在。从
此以后,引发了一场大争论,涉及链折叠和片晶结构、结晶过程和结晶理论、缠
结的效应以及分子分凝等问题。高分子结晶领域也由此成为高分子科学中重要
的、富有创造性的一个领域。之后,科学家们对此做了大量的研究工作,取得了
一些成果,对现有的高分子结晶理论做了补充和改进,还出现了一些新的结晶理