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非晶态高聚物存在近程有序结构问题,这在高分子学科中是令人感兴趣的问题之一,也是长期以来存在着不同观点争论的问题之一。
50 年代初 Flory 提出非晶态高聚物是由具有统计性无规线团链构象的大分子所组成,即高聚物在熔融状态与在θ溶剂中具有同样的迥转半径或均方末端距,它可以用无规线团模型来描述。一部分中子小角散射实验的结果支持这个观点。
但在 1958 年苏联学者 Kargin 根据电子衍射和 X 射线衍射实验的结果,指出非晶态高聚物中同样存在有序结构的区域,它对于随后形成结晶“是一个必要的但并不充分的条件”。1967 年 Yeh 和 Geil 利用电子显微镜发现非晶态聚对苯二甲酸乙二醇酯存在平均直径为 7.5nm 的球状结构,直观地肯定了非晶态高聚物中存在有序区。
进入 70 年代以后,Wang 等人提出:从整个分子链的无扰尺寸来考虑,非晶态高聚物可以用无规线团链构象模型来描述,但直径在 2—5nm 局部近程范围以内分子链之间又确实存在不同程度的有序结构。Flory 也认为非晶态高聚物中有可能存在近程有序的结构,但它的范围不会比低分子量液体所具有的更大一些。1974 年在美国大西洋城召开“非晶态高聚物物理结构“讨论会上,Allen 在总结发言中指出:对于非晶态高聚物材料来说,使用“无规”这个术语时,必须十分谨慎,因为在分子水平上由于堆集的约束,必将存在真正的局部结构,其范围至少与曾发现过的存在于液体中的相似,且可能沿着分子链持续得更远些。
在这期间,文献上相继出现了经过严格误差处理后的高聚物广角 X 射线径向分布函数,肯定了非晶态高聚物在约 5nm 以内存在近程有序的结构。我们采取同样严格的方法在 1982 年完成了聚对次苯基硫醚非晶态结构的径向分布函数研究。发现它由晶态转变为非晶态的过程中出现反映结构变化趋势的指纹峰区,同时也肯定了它在非晶态和熔融条件下存在 3—4nm 的近程有序结构范围。
① 刊于 1987 年第 2 卷第 6 期第 1 页