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结晶程度与结晶温度(或速度)的关系见图3-13.图中纵坐标表示橡胶的结晶程度。橡胶结晶时,密度增大,体积减少(用△V来表示)。一△V/V表示容积收缩率。天然橡胶一△V/V为1%时,相当于11%的晶体生成。当温度升高时,结晶速度慢,结晶程度就相应提高,但在太低的温度(如-40℃),虽然结晶速度慢,但由于分子活动性很小,不容易堆砌起来,故结晶程度就低。图中两种橡胶的结晶程度不同,提净橡胶的结晶程度比烟片胶要高,因为前者结晶速度慢。 3.晶体熔解 晶体熔解有一定的温度范围,0摄氏度结晶的橡胶,熔解温度范围在6~16摄氏度之间。不同的结晶温度,熔点范围亦不同。一般情况下,开始溶解的温度高于结晶温度5~6摄氏度。结晶温度越高,始熔点越高,熔点范围较窄,如图3-14所示。 顺便说明,晶体的熔点还与其成长过程有关。冷冻9年的橡胶熔点在35~37摄氏度以上。因此,熔点范围与晶体形成的温度,时间都有关系。这些特点都是低分子物质所没有的。 4.伸长结晶 伸长能帮助高聚物结晶,这是高聚物结晶过程的又一特点。伸长结晶在X-照片中(图3-12之c图)显示出亮点,而不是亮环。亮点表明内部晶体定向排列,与冷冻结晶是有区别的。此外,伸长结晶是在外力作用下产生的,因此只与伸长率有关(与温度关系不大),而且结晶速度较快。如天然橡胶在室温下伸长99%,就可在几秒钟内生成结晶:如果在60摄氏度条件下,则要将样品拉伸700%,才能迅速生成结晶。伸长结晶的熔点比冷冻结晶的熔点高,伸长率越大,熔点越高,一旦应力解除,晶体很快就溶解。这些特点都不同于冷冻结晶。 伸长结晶可用热力学大的概念来解释。,任何物质在结晶时的熵总是减少的,因为这是一个从无序到有序的过程。高聚物也一样,要使结晶过程能够自发进行,自由能必须减少: |