
【化】 sheet polymer
flake; parcel; partial; patch; piece; slice
【計】 slice
【醫】 disc; disci; discus; disk; flap; piece
【經】 card
model; mould; type
【醫】 form; habit; habitus; pattern; series; Ty.; type
【經】 type
【化】 polymer
【醫】 polymer; polymerid; polymeride
片型聚合物(Plate-like Polymer/Lamellar Polymer)是指具有層狀或片狀微觀結構的聚合物材料。這類聚合物通常由高度有序的片晶(Lamellae)堆疊而成,片晶厚度在納米尺度(通常為10-100納米),而橫向尺寸可達微米級。其形成源于高分子鍊在結晶過程中發生折疊排列,形成規整的薄片狀晶體區域,并通過非晶區相互連接。片型結構常見于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龍(PA)等半結晶聚合物中,對材料的力學性能(如剛度、韌性)、熱性能(如熔點、熱變形溫度)及阻隔性能(如氣體滲透性)有顯著影響。
片晶堆疊結構
高分子鍊垂直于片晶平面方向折疊排列,形成厚度均一的薄層(片晶)。多個片晶通過非晶分子鍊連接,構成"折疊鍊微晶+非晶區"的交替層狀結構(Flory結晶理論)。片晶厚度與結晶溫度相關,遵循Gibbs-Thomson方程:
$$ T_m = T_m^0 left(1 - frac{2sigma_e}{Delta h_f cdot l}right) $$ 其中 $T_m$ 為實測熔點,$T_m^0$ 為平衡熔點,$sigma_e$ 為折疊表面能,$Delta h_f$ 為熔融焓,$l$ 為片晶厚度。
多尺度有序性
片晶進一步組裝成球晶(Spherulite):片晶從晶核輻射狀生長,形成直徑10-100微米的球狀多晶聚集體。球晶内部片晶間存在非晶區,其尺寸和取向直接影響材料透明度與力學各向異性。
力學增強機制
片晶作為物理交聯點,通過限制分子鍊運動提升模量(如HDPE的彈性模量可達1 GPa)。片晶厚度增加可提高材料屈服強度(參見Peterlin模型)。
阻隔性能優化
平行排列的片晶可延長氣體分子擴散路徑。例如,在聚合物納米複合材料中,蒙脫土片層(Clay Platelet)可使氧氣滲透率降低50%以上(Journal of Membrane Science),應用于食品包裝領域。
光學性能調控
片晶尺寸小于可見光波長(400-700 nm)時呈現透明性(如BOPP薄膜),而大尺寸球晶導緻光散射而顯乳白色(如LDPE)。
中文術語 | 英文術語 | 說明 |
---|---|---|
片型聚合物 | Lamellar Polymer | 強調層狀晶體結構 |
片晶 | Lamella (pl. Lamellae) | 基本結構單元 |
球晶 | Spherulite | 片晶的放射狀聚集體 |
折疊鍊晶體 | Folded-chain Crystal | 片晶内分子鍊構象 |
非晶區 | Amorphous Region | 片晶間的無序分子鍊區 |
權威參考文獻:
- Wunderlich, B. Macromolecular Physics (Vol.1-3), Academic Press, 1973. (高分子物理經典著作)
- Sperling, L.H. Introduction to Physical Polymer Science, Wiley, 2006. (片晶形成機制詳解)
- Alexandre, M. Polymer-layered silicate nanocomposites, Progress in Polymer Science, 2000. (片層增強複合材料研究)
“片型聚合物”屬于聚合物的一種結構類型,其核心含義需結合“聚合物”的定義和“片型”的形态特征來理解。以下是綜合解釋:
如需更詳細的分類或案例,可參考高分子化學教材或專業詞典(如海詞詞典、漢典)。
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