高分子凝聚态结构

一、范德华力和氢键: 分子间的作用力包括范德华力和氢键。

 1.范德华力
   静电力：是极性分子之间的引力。
   诱导力：是极性分子的永久偶极与它在其它分子上引起的诱导偶极之间的相互作用力。
   色散力：是分子瞬时偶极之间的相互作用力。
   范德华力无饱和性和方向性，且永久存在于一切分子之间。

 2.氢键
   氢键是极性很强的 X—H 键上的氢原子，与另外一个键上电负性很大的原子Y上的孤对电子相互吸引而形成的一种键（X—H┄Y）。
   氢键有饱和性和方向性，可以在分子间形成，也可以在分子内形成。


二、内聚能密度  分子间作用是解释高分子的聚集态、堆砌方式以及各种物理性质的依据。高聚物分子间作用力的大小，通 常用内聚能或内聚能密度来表示。
   内聚能：为克服分子间的作用力，把一摩尔液体或固体移到分子间的引力范围之外所需要的能量。
   内聚能密度：是单位体积的内聚能。

一、高聚物结晶的形态学

   结晶形态学研究的对象是单个晶粒的大小、形状以及它们的聚集方式。
   1. 单晶：是具有一定几何形状的薄片状晶体，厚度通常在10纳米左右， 大小可以从几个微米至几十个微米甚至更大。在单晶内，分子链作高度规则的三维有续排列， 分子链的取向与片状单晶的表面相垂直（即折叠链片晶的结构），但不同的聚合物单晶呈现不同的几何形状。

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生长条件对单晶形状和尺寸的影响
   1). 溶液的浓度：为了得到完善的单晶，溶液的浓度必须足够稀，使溶液中的高分子可以彼此分离，避免互相缠结。通常，浓度约为 0.01% 时可得单层片晶，浓度约为 0.1% 时发展多层片晶，而浓度大于 1% 时则形成球晶。
   2). 结晶温度： 结晶温度的高低直接影响结晶速度，要得到完善的单晶，结晶温度必须足够高，或过冷程度（即结晶熔点与结晶温度之差）要小，使结晶速度足够慢，以保证分子链的规整排列和堆砌。一般，过冷程度20―30K时，可形成单层片晶，随结晶温度的降低，或过冷程度的增加，结晶速度加快，将形成多层片晶。此外，随结晶温度的升高或过冷程度的降低，晶片厚度会增加。
   3). 其它：采用热力学上的不良溶剂，有利于生长较大的更为完善的晶体。另外，在同一温度下，高分子倾向于按分子量从大到小先后结晶出来，晶核由样品中最长的分子组成。 

   2. 球晶：球晶是由无数微小晶片按结晶生长规律长在一起的多晶聚集体。球晶的直径可以达到0.5至100微米，大的可以达到厘米数量级。球晶中分子链总是垂直于分子链球晶的半径方向。这说明球晶的基本结构单元仍然是具有折叠链结构的片晶。以一定的方式扭曲，同时从一个中心向四面八方生长，发展成为一个球状的多晶聚集体。
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   球晶是由径向发射的微纤组成的，这些微纤就是长条状的晶片，其厚度在10 ―20纳米之间。
                    http://s13/bmiddle/6cbeac03gx6CaeitqrO1c&690
   在某些条件下，球晶呈示出某种特征的黑十字图象。

                                    球晶的生长过程及小角分叉现象

                    http://s13/bmiddle/6cbeac03gx6CaekgPFO6c&690

                                                                        来源：高分子材料与工程