加熱無定形聚合物晶體融化分析體視熔點儀
當加熱無定形聚合物時,較后會到達其流動溫度。此轉變態的黏度
很高,進一步加熱會形成黏的熔體。
如果一無定形聚合物的樣品被加熱到玻璃化轉變點以上,然后加一
拉伸應力,分子會傾向于沿著應力的方向排列。如果在使分子處于應力
下的同時把樣品迅速冷卻到轉變溫度以下,分子會在取向狀態下凍結。
這種取向對聚合物的性能有重大的影響,此時聚合物是各向異性的。
除了為生產取向的絲或片材時而特意進行的單軸或雙軸拉伸外,無
論希望與否,在聚合物的加工過程中會經常發生取向。這樣在注射成型
、擠出或壓延過程中,熔體流動中的剪切都會引起分子的取向。
如果聚合物分子的結構足夠規整,可能會有一定程度的結晶。結晶
只限于某些線性或輕微支化的具有高規整結構的聚合物。眾所周知的結
晶聚合物的例子是聚乙烯、縮醛樹脂和聚四氟乙烯。
如水和硫酸銅這樣的簡單分子與如聚乙烯這樣的聚合物的結晶顯著
不同。例如,聚乙烯缺乏剛性,這表明它與簡單分子相比,結晶度要低
得多。盡管如此,聚合物中結晶區域的存在對其性能有很大的影響,如
密度、剛度和透明性。
傳統結晶結構的概念和結晶聚合物之間的本質區別在于前者是單晶
體而聚合物是多晶體。單晶意味著晶粒的生長不受各晶核的干擾,相對
而言不含有缺陷。術語多晶性是指由多個單晶的團簇構成的狀態,它們
由或多或少的多個晶核的同時生長而形成。
聚合物的結晶有兩個主要的理論。櫻狀膠束理論認為結晶是由單元
長度為幾十個納米的微晶構成。這種微晶的單元長度比高聚物分子的長
度要小得多,每個聚合物分子實際上穿過了數個微晶。這樣微晶是由一
束來自不同分子的鏈段組成,它們高度有序的堆積在一起。在聚合物穿
過的微晶區之間是分子隨機分布的無定形區。這樣,此理論的圖景是微
晶區嵌在無定形區基體之間。
這項理論可以解釋結晶聚合物的許多特性,但它在解釋如球晶這樣
的較大結構的形成時遇到了困難。