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简析高分子聚合物材料结晶的概念

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2019-08-05 16:42【

很多朋友在阅读一些单体原料的产品说明书时或多或少的会看到“该产品具有较高或者较低的结晶性”之类的描述,那么通俗的说结晶性到底是个啥意思呢?


聚合物结晶的概念

结晶度用来表示聚合物中结晶区域所占的比例,聚合物结晶度变化的范围很宽,一般从30%~85%。同一种材料,一般结晶度越高,熔点越高结晶是分子链的一种有序排列,而熔点是将分子的组装结构全部破坏掉,形成分子链形式。一般结晶度越高,分子链排列越规则,就需要更高的温度来破坏,因此熔点也越高。确实英文crystal就是水晶、结晶的意思。


高分子链结构,对称性好、无支链或支链很少或侧基体积小的、大分子间作用力大的高分子容易相互靠紧,容易发生结晶。高分子从无序的卷团移动到正在生长的晶体的表面,模温较高时提高了高分子的活动性从而加快了结晶。在冷却过程中如果有外力作用,也能促进聚合物的结晶,故生产中可调高射出压力和保压压力来控制结晶性塑料的结晶度。由于低温有利于快速形核,但却减慢了晶粒的成长,因此为了消除这一矛盾,在成型材料中加入形核剂,这样使得塑料能在高模温下快速结晶。


总体来说,结晶往往意味着硬邦邦,结晶也更多的意味着宏观表现,当然前提多数都是一个标准大气压温度25℃的宏观状态。水是大家熟悉的,常温常压下是液体,也因此使得生命成为可能,可当温度降低到零下的时候水就变成冰了,这个时候可以说水结晶了,宏观上它变得相对硬邦邦了,可以划分到晶体的范畴了。接着我们可以想一想水的这种变化或者结晶的过程,宏观上的硬在微观上意味着分子链运动能力的降低或“冻结”,温度的降低也意味着该状态下水的熵值的减少,即混乱程度的降低,也就是说微观或介官角度下,分子排列或者规整性更周期了,更加有序了,显然也更容易结晶了,这也是我们常说的分子越规整越有利于结晶。从能量角度看,水分子通过更多的“冻结”来降低体系的自由能来维持冰块的稳定性或实现吉布斯自由能小于零,温度的明显变化使得△熵明显大于△焓从而△G为负,结晶成也可能。


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