
【化】 sheet polymer
flake; parcel; partial; patch; piece; slice
【计】 slice
【医】 disc; disci; discus; disk; flap; piece
【经】 card
model; mould; type
【医】 form; habit; habitus; pattern; series; Ty.; type
【经】 type
【化】 polymer
【医】 polymer; polymerid; polymeride
片型聚合物(Plate-like Polymer/Lamellar Polymer)是指具有层状或片状微观结构的聚合物材料。这类聚合物通常由高度有序的片晶(Lamellae)堆叠而成,片晶厚度在纳米尺度(通常为10-100纳米),而横向尺寸可达微米级。其形成源于高分子链在结晶过程中发生折叠排列,形成规整的薄片状晶体区域,并通过非晶区相互连接。片型结构常见于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙(PA)等半结晶聚合物中,对材料的力学性能(如刚度、韧性)、热性能(如熔点、热变形温度)及阻隔性能(如气体渗透性)有显著影响。
片晶堆叠结构
高分子链垂直于片晶平面方向折叠排列,形成厚度均一的薄层(片晶)。多个片晶通过非晶分子链连接,构成"折叠链微晶+非晶区"的交替层状结构(Flory结晶理论)。片晶厚度与结晶温度相关,遵循Gibbs-Thomson方程:
$$ T_m = T_m^0 left(1 - frac{2sigma_e}{Delta h_f cdot l}right) $$ 其中 $T_m$ 为实测熔点,$T_m^0$ 为平衡熔点,$sigma_e$ 为折叠表面能,$Delta h_f$ 为熔融焓,$l$ 为片晶厚度。
多尺度有序性
片晶进一步组装成球晶(Spherulite):片晶从晶核辐射状生长,形成直径10-100微米的球状多晶聚集体。球晶内部片晶间存在非晶区,其尺寸和取向直接影响材料透明度与力学各向异性。
力学增强机制
片晶作为物理交联点,通过限制分子链运动提升模量(如HDPE的弹性模量可达1 GPa)。片晶厚度增加可提高材料屈服强度(参见Peterlin模型)。
阻隔性能优化
平行排列的片晶可延长气体分子扩散路径。例如,在聚合物纳米复合材料中,蒙脱土片层(Clay Platelet)可使氧气渗透率降低50%以上(Journal of Membrane Science),应用于食品包装领域。
光学性能调控
片晶尺寸小于可见光波长(400-700 nm)时呈现透明性(如BOPP薄膜),而大尺寸球晶导致光散射而显乳白色(如LDPE)。
中文术语 | 英文术语 | 说明 |
---|---|---|
片型聚合物 | Lamellar Polymer | 强调层状晶体结构 |
片晶 | Lamella (pl. Lamellae) | 基本结构单元 |
球晶 | Spherulite | 片晶的放射状聚集体 |
折叠链晶体 | Folded-chain Crystal | 片晶内分子链构象 |
非晶区 | Amorphous Region | 片晶间的无序分子链区 |
权威参考文献:
- Wunderlich, B. Macromolecular Physics (Vol.1-3), Academic Press, 1973. (高分子物理经典著作)
- Sperling, L.H. Introduction to Physical Polymer Science, Wiley, 2006. (片晶形成机制详解)
- Alexandre, M. Polymer-layered silicate nanocomposites, Progress in Polymer Science, 2000. (片层增强复合材料研究)
“片型聚合物”属于聚合物的一种结构类型,其核心含义需结合“聚合物”的定义和“片型”的形态特征来理解。以下是综合解释:
如需更详细的分类或案例,可参考高分子化学教材或专业词典(如海词词典、汉典)。
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