为什么高分子不能百分之百结晶

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/01 07:59:38
为什么高分子不能百分之百结晶

为什么高分子不能百分之百结晶
为什么高分子不能百分之百结晶

为什么高分子不能百分之百结晶
影响高分子结晶的因素及其表征
在诸多影响高分子聚合物结晶能力的因素中,既有外界温度、
时间与作用力等条件,
又有高分子聚合物本身结构的因素.
由于分子
结构的不同,
有能够结晶和不能结晶之分,
也有易于结晶和难以结晶
之分,还有熔点高低之分.

1
)化学结构的影响
从分子结构来看,线型高分子聚合物、
支链型高分子聚合物和交联度不大的网状结构高分子聚合物都能够
进行结晶.而体型结构的高分子聚合物,如酚醛树脂、硬质橡胶等,
就根本不可能产生结晶.
大多数橡胶,如天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、顺丁橡胶、反式聚
丁二烯橡胶和氯丁橡胶等,
在结构上均为有规则的立体构型,
均能结
晶.从高分子聚合物的结构上来看,化学结构越简单,分子链规则的
或者大部分规则的就越容易产生结晶.
用一般工艺合成生产的丁苯橡
胶、丁腈橡胶等,
由于其侧基排列不规则,链节的首尾相接的方式也
无规律可言,
甚至是含有一些支链结构,
更使分子链的结构极不规整,
所以这类橡胶不能进行结晶.使用齐格勒
-
纳塔催化体系而聚合的顺
丁橡胶,由于其结构规整性理想就比较容易结晶.

2
)分子间作用力的影响
分子间的作用力有利于将分子结合
在晶体之中,从而提高了结晶的能力.
有强极性基的高分子聚合物,
特别是能形成氢键的聚酰酸
(即尼
龙),它甚至在熔融状态时也能产生半有序区(即结晶中心).对于
橡胶类来说,以天然橡胶和氯丁橡胶相比较,
后者的分子间作用力
比前者大,所以就易于结晶,熔点也比较高.
但是,
如果高分子聚合物的极性太大,
以致使分子链段不能有任
何运动的可能性时(如纤维素),虽然其分子链本身较为规整,也不
能进行结晶,这也是其柔性因素所影响的结果.

3

分子链柔性的影响
对于柔性分子链的高分子聚合物来说,
柔性过小则不易转变为有序排列,也就不易结晶.
总而言之,高分子聚合物的分子结构对结晶的影响是比较复杂
的,即使是结构非常类似的同类高聚物,如天然橡胶和顺式
-1
,
4-
聚异戊二烯橡胶,它们冷冻结晶的速度和伸长结晶的速度都不一样.
这可能是由于天然橡胶微观结构比较整齐,相对分子质量也比较大,
有极性组分和有一部分天然杂质,
致使冷冻结晶速度较快,
其熔点也
较高.
一般天然橡胶和顺丁橡胶在低温下可以结晶,
橡胶一旦结晶就
会失去弹性,变得跟塑料一样.拉伸模量、剪切模量等性能剧增,延
伸率、回弹性骤减.
高分子的结构规整度对其能否结晶看两个方面:内部因素,外
部条件
内部因素中,
立构规整度只是有利于结晶,
但并不是唯一的决定
因素.
如侧基很大,
严重影响了其结晶的能力,
根本就不能排入晶格,
那就自然不能结晶了.
或者这个链根本就是刚性的,
那即使是规整的
对其结晶也是无用的.
外部因素:有些结晶速度很快的,迅速冻结,根本来不及结晶,
那它自然不能结晶.
总之,不是什么高分子都能结晶的,要链段比较规整,如长的
烷基链比较好结晶,
但都是相对来说,
且结晶条件一般来讲相当苛刻,
很多都是要在高温下,高压下或是在高温下缓慢降温才能得到晶体,
且结晶时间一般都要很长,
缺陷也很大,
当然在极端条件下形成结晶
较完好的结晶聚合物它的力学性能是非常好的!
还有如果高分子长链
结构比较复杂,
但中间有部分是比较规整的链段那么在结晶的时候高
分子会部分结晶,
也就是说无序的结构比较复杂的那部分链段还是无
法结晶,但规整那部分可以结晶,会形成部分的物理交联,这样形成
的部分结晶聚合物的强度等方面的性能会提高.
比如串晶一类的,

学性能也比较好.