在不同条件下结晶时聚合物可以形成哪些结晶形态

聚合物的晶体形态
结晶形态学研究的对象：单个晶粒的大小、形状以及它们的聚集方式。
研究手段：广角X射线衍射，偏光显微镜，电子显微镜。
研究较多的结晶形态有；折叠链片晶(及由此生成的单晶，树枝晶和球晶等多晶体)，串晶，伸直链片晶和纤维晶等。
一、折叠链片晶
在常压下由不同浓度的聚合物溶液和熔体中结晶时，可形成具有折叠链片晶结构的单晶，以及树枝晶、球晶等多晶体。
(一)单晶
1957年凯勒(Keller)首先用支化的聚乙烯(Marlex)溶于三氯甲烷或二甲苯中，配制成0.01%浓度的溶液于电镜下可观察到每边长为数微米而厚度为10纳米左右的菱形薄片状的晶体。
形成条件：一般是在极稀的溶液中(浓度约0.01～0.1%)缓慢结晶形成的。在适当的条件下，聚合物单晶体还可以在熔体中形成。
由1/1的对苯二甲酰氯和乙二醇用薄膜熔体聚合于200℃经10小时聚合得到的聚对苯二甲酸乙二酯单晶。
特征：整块晶体具有短程和长程有序的单一晶体结构，这种内部结构的有序性，使之呈现多面体规整的几何外形，且宏观性质具有明显的各向异性特征。其片晶的厚度均在10nm左右，晶片中的分子链是垂直于晶面的。因此，长达几百纳米的聚合物分子链在晶片中只能以折叠方式规整地排列。
结晶生长是沿螺旋位错中心盘旋生长而变厚。
(二)球晶
形成条件：从熔体冷却结晶或从浓溶液中析出而形成的。
特征：外形呈球状，其直径通常在0.5～100微米之间，具有径向对称晶体的性质，可以在正交偏光显微镜下可呈现典型的Maltase黑十字图象消光环图象。
球晶实际上是由许多径向发射的长条扭曲晶片组成的多晶聚集体。在晶片之间和晶片内部尚存在部分由连接链组成的非晶部分。
在晶核密度较大时，生长到一定程度时多个球晶互相碰撞，阻碍了球晶的进一步发展，而形成不规则形状的多面体。
(三)树枝晶
形成条件：溶液浓度较大(一般为0.01～0.1%)，温度较低的条件下结晶时，高分子的扩散成为结晶生长的控制因素，此时在突出的棱角上要比其它邻近处的生长速度更快，从而倾向于树枝状地生长，最后形成树枝状晶体。
聚乙烯在0.1％二甲苯溶液
组成树枝晶的基本结构单元也是折叠链片晶，它是在特定方向上择优生长的结果。
二、串晶和纤维状晶
形成条件：
聚合物溶液和熔体无扰动状态下结晶——折叠链片晶结构；
聚合物溶液和熔体强烈的流动场——串晶和纤维状晶；
具有足够分子链长度的聚合物溶液，在较高的应变速率和温度条件下，可以形成串晶和纤维状晶结构；前者在相对较后者低的温度下形成。
例如，聚乙烯二甲苯稀溶液在无扰动时结晶的上限温度为92℃，而在激烈搅拌的条件下，溶液中生长纤维状晶可在105℃发生；在特殊流动场中，甚至可高至130℃下发生成核作用。
特征：
串晶：由伸直链纤维状晶为脊纤维(直径约30nm)和附生的间隔的折叠链片晶组成的状似羊肉串的形态，故称之为串晶。
纤维状晶：折叠链片晶在纤维状晶表面附生发展形成(其尺寸不大于1μm)，两者具有分子间的结合。
由于串晶和纤维状晶特殊的形态结构，其力学性能要优于普通的折叠链结构。例如，聚乙烯串晶的断裂强度为3800公斤/厘米^2，延伸率为22%，杨氏模量达20,400公斤/厘米^2 ，相当于普通聚乙烯纤维拉伸6倍时的模量。
三、伸直链片晶
形成条件：聚合物在高压和高温下结晶时，可以得到厚度与其分子链长度相当的晶片，称为伸直链片晶。
聚合物球晶在低于熔点的温度下加压热处理也可得到伸直链晶体。
聚乙烯在226℃于4800大气压下结晶8小时得到的伸直链晶片，晶体的熔点为140.1℃，结晶度达97%，密度为0.9938克/厘米3，伸直链长度达3×10^3nm。