21.6
在长链聚合物固体中,聚合物结构会影响结晶结构域(有序、紧密堆积的聚合物链位点)与无定形结构域(无序、随机取向的聚合物链的区域)的比例。
由于聚合物链尺寸大,因此在整个分子中未观察到有序紧密堆积。因此,获得高结晶性聚合物具有挑战性,而聚合物中始终存在无定形结构域。
通常,聚合物链中的支化或大取代基会增加无定形结构域的比例,从而产生非结晶的无定形聚合物。
结晶畴提供韧性,而无定形畴提供柔韧性。
然而,这两个域在玻璃化转变温度以下都会赋予硬度和脆性。在此之上,非晶域变得越来越灵活。
在进一步加热到结晶熔融温度或熔融转变温度时,所有结晶区域都变为无定形和流体,因此结晶聚合物在精确的温度下熔化。
无定形聚合物逐渐转变为液态,没有明确定义的熔融转变温度。
与离子或小共价分子不同,聚合物由于其长链结构的扩散限制而不会形成结晶固体。 然而,聚合物含有由非晶域分隔的微观结晶域。
结晶域是聚合物链有序排列并通过分子间力紧密结合在一起的区域。 例如,聚乙烯和尼龙的结晶域中的链分别通过范德华相互作用和氢键结合在一起。
非晶域是链随机定向且松散堆积的区域,导致分子间相互作用较弱。 聚合物链中支化或大取代基的存在进一步增加了形成非晶域的可能性。 高度无序的聚合物链会产生非晶态聚合物; 例如,聚(甲基丙烯酸甲酯)。
图 1:聚合物的结晶域(矩形)和非晶域(椭圆形)。
结晶域赋予聚合物韧性,而非晶域则赋予聚合物柔韧性。 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以不同的等级制造,其结晶域的比例从0%到约55%不等。 低结晶度的 PET 用于制造塑料瓶。 高结晶度PET用作纺织纤维。
高结晶聚合物和非结晶聚合物的热性能不同。 在玻璃化转变温度下,两种聚合物都从坚硬的固体转变为柔性材料。 进一步加热后,只有结晶聚合物表现出急剧的熔融转变温度-在此温度下聚合物转变为液体。 非晶聚合物没有明确的熔融转变温度(结晶熔融温度)。 交联聚合物在极端温度下不会熔化而是直接分解。
在长链聚合物固体中,聚合物结构会影响结晶结构域(有序、紧密堆积的聚合物链位点)与无定形结构域(无序、随机取向的聚合物链的区域)的比例。
由于聚合物链尺寸大,因此在整个分子中未观察到有序紧密堆积。因此,获得高结晶性聚合物具有挑战性,而聚合物中始终存在无定形结构域。
通常,聚合物链中的支化或大取代基会增加无定形结构域的比例,从而产生非结晶的无定形聚合物。
结晶畴提供韧性,而无定形畴提供柔韧性。
然而,这两个域在玻璃化转变温度以下都会赋予硬度和脆性。在此之上,非晶域变得越来越灵活。
在进一步加热到结晶熔融温度或熔融转变温度时,所有结晶区域都变为无定形和流体,因此结晶聚合物在精确的温度下熔化。
无定形聚合物逐渐转变为液态,没有明确定义的熔融转变温度。
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