聚乙烯的结晶形态及高分辨电子显微学研究

高分辨电子显微学研究能从分子水平上直接观察到其他手段所无法得到的信息。但是由于衬度低和耐辐照性能差的缘故使其在高聚物特别是柔性链高分子结晶行为的研究上受到了很大的限制。本论文的研究工作从高聚物样品的统计电子噪声分辨率的各种影响因素出发，对样品的制备，电镜观察状态，底片及成像条件等各个方面进行了系统的分析和改进，克服了柔性链高分子耐辐照性能差的限制，首次成功地得到了聚乙烯这种极不耐辐照损伤的柔性链聚合物晶体的高分辨结构像，为高分辨电子显微学在柔性链聚合物中的应用提供了新的信息和依据，拓宽了高分辨电子显微学的应用领域，也为高分子的凝聚态结构和结晶行为研究提供了新的信，急。聚合物的形态研究，尤其是单晶的形态结构研究，一直是高分子物理中的一项重要研究内容。因为高分子的形态研究是联系高分子结构与高分子材料性质的桥梁和纽带，而且高分子熔体结晶的研究比溶液结晶更接近实际的加工情况，因此研究熔体单晶的形态结构对高分子材料的物理性能具有非常重要的意义。茂金属短链支化聚乙烯具有分子量分布窄，支化分布均匀的特点，其独特的结构使其具有很好的加工性能，而且在学术研究方面可以作为结构模型研究含有支链的高分子结晶行为，有很高的学术研究价值。在本论文的研究中得到了支化聚乙烯的熔体单晶，而且获得了不同温度下熔体单晶随温度变化的形态的改变。随着结晶温度的改变，茂金属催化短链丁基支化聚乙烯的熔体单晶的形态发生了一系列的变化，在结晶温度114℃时，单晶的形态为截顶菱形，可以明显的观察到直的｛110}生长面，在118℃时的透镜形单晶中｛110｝生长面很小而不能被观察到，仅能观察到弧形化的｛200｝生长面。在所有的结晶温度下熔体单晶的形态是沿着b轴不对称生长的。单晶形态的不对称是由于折叠链的倾斜导致单晶内部结构的不对称而引起的。在相同的结晶温度下形成的同一单晶的厚度是不均一的，这主要是由于分子链的倾斜使得两个侧向的｛200｝生长面内的折叠链的表面自由能不同，从而分子链的折叠长度不同而导致单晶出现两种不同的厚度。在低结晶温度下形成的弯曲形的丁基支化聚乙烯其弯曲的径向生长上都是沿着b轴方向生长的，弯曲作用主要是由于两个｛200）区域的生长速率不同引起的。