3.6 高分子材料晶態(tài)結(jié)構(gòu)(7)

    3.6.4 結(jié)晶度及其測定方法

       由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，所以高分子在通常條件下不可能完全結(jié)晶，而存在非晶區(qū)。可以想象，從晶區(qū)到非晶區(qū)，分子鏈的規(guī)整性是逐步減小的，因此高分子的晶區(qū)和非晶區(qū)之間沒有明確的界限。但是為了方便起見，將結(jié)晶高分子考慮成是由完全結(jié)晶和完全非晶部分組成。如何才能對這種狀態(tài)作定量的描述呢？這里引入了結(jié)晶度的概念。所謂結(jié)晶度，就是指結(jié)晶高分子中結(jié)晶部分所占的百分數(shù)，有質(zhì)量和體積之分，分別以f_c^w和f_c^v表示。
       測定結(jié)晶度的方法有密度法、X-射線衍射法、紅外光譜法、核磁共振法等，其中密度法較為簡單易行，下面就以密度法為例介紹結(jié)晶度的測定。
       假設(shè)試樣的密度為ρ，比容為v，體積V，重量W。其中晶區(qū)的密度為ρ_c，比容為v_c，體積V_c，重量W_c；非晶區(qū)的密度為ρ_a，比容為v_a，體積V_a，重量W_a，那么就有
                         （3-26）
                         （3-27）
由于W=W_c+W_a，則
                            （3-28）
           同樣可以根據(jù)V=V_c+V_a，則W_v=W_cv_c+W_av_a?
                            （3-29）
   式中的密度ρ和比容v可由密度梯度管測定。在細而長的密度梯度管中放入兩種不同密度的可以相互混合的液體，管中至上而下密度遞增并呈連續(xù)分布的密度梯度。將已知準確密度的數(shù)個玻璃小球投入管中，標定液柱的密度，作出密度-高度的標準曲線。向管中放入被測試樣，由試樣在管中的高度位置即可獲知試樣的密度值。
      對于ρ_a和v_a，如果完全非晶試樣可以制得，則由密度梯度管可測定出來；如無法制得完全非晶的試樣，則可以從該高分子熔體的密度-溫度曲線外推至測量溫度求得。而ρ_c和V_c由晶體結(jié)構(gòu)乘數(shù)計算得到
                            （3-30）
式中：M為高分子結(jié)構(gòu)單元的分子量，Z為晶胞內(nèi)結(jié)構(gòu)單元的數(shù)目，V為晶胞體積，N為阿佛加德羅常數(shù)。
         需要注意的一點就是，采取不同的方法測得的結(jié)晶度值，即使是對于同一個樣品，有時也是不一致的。這是因為實際的高分子并不是由完全結(jié)晶部分和完全非晶部分組成的，各種方法對晶區(qū)和非晶區(qū)的理解不同，因而所求得的結(jié)晶度值也就往往是不相同的。各種方法所測得的結(jié)晶度值只有相對意義。在指出某種高分子的結(jié)晶度時，通常必須注明其相應(yīng)的測量方法。
（本節(jié)完）