刚性链高分子聚芳醚酮的聚集态结构的高分辨电子显微像研究

本论文文献综述部分主要阐述了刚性链高分子聚集态结构研究中出现的两种纤维片晶形态结构。一种是伸展链平直伸展纤维片晶形态，另一种是伸展链孪晶纤维片晶形态。本论文中我们主要以高分辨电子显微象为手段对典型的刚性链高分子聚芳醚酮的聚集态结构进行了研究。在光学显微镜下观察发现聚芳醚酮球晶由呈扁形经块状的片晶组成。通过电子显微镜的明场象，暗场象与选区电子衍射的对应分析，确定了这些呈扁形块状的片晶实际上是由许多呈纤维状片晶近于平行排列组成的片晶束。片晶束具有各向异性的特点，在球晶生长方向[100]片晶束平直伸展，在与球晶生长的方向垂直的两个正交方向上片晶束形态截然不同，一个方向的[010]尺寸很小，另一方向[001]尺寸很大且存在一定尺寸大小的扭曲起伏。通过聚芳醚酮单片晶纤维截面的高分辨电子显微象的观察，发现聚芳醚酮单片晶虽然呈直平伸展纤维形态，但是在分子链链轴方向发生了轻微的扭曲起伏。对聚芳醚酮的晶体结构和局部结构的高分辨电子显微象分析证明其分子在它的晶体中是以伸展链构象存在的，但在局部区域还存在镜面对称和旋转对称二种构象，这两种构象诱发的次级片晶与原片晶之间存在56°和112°的固定取向差。另外，还通过对两块聚向差为20°的片晶晶界的高分辨象分析，发现当两块片晶间聚向差偏离了0°，56°和112°的片晶晶界或以扁形非晶区域或以位错墙形式存在。为了合理解释聚芳醚酮聚集态结构中存在的以上特点，我们以高分辨电子显微象的分析结果为依据提出了刃位错和混合位错支化片晶的机理。这个机理指出聚芳醚酮片晶易于在（010）晶面上发生支化，而不易于在（001）晶面上发生支化，支化的片晶与原片晶间取向比较接近，从而说明了片晶束形态的出现和呈现各向异性的原因。这个机理还指出，刃位错支化的片晶在[010]方向与原片晶聚向一致，而混合位错支化的片晶与原片晶间在[010]方向存在取向差，从而说明了片晶束形态起伏扭曲产生的原因。