Электронография

Электронография - это метод исследования строения вещества, основанный на дифракции электронов. Принципы электронографии практически ничем не отличаются от основ рентгеноструктурного анализа. Электроны интенсивно поглощаются веществом, поэтому элек- тонографические исследования проводятся в глубоком вакууме на очень тонких слоях вещества (10^-7 - 10^-6 см). Длина волны электронов значительно меньше длины волны рентгеновских лучей, поэтому метод электронографии позволяет получать информацию об упорядоченности структуры полимера на значительно более мелких участках образца. В этом состоит определенное преимущество электронографического метода перед рентгеноструктурным, однако необходимо учитывать, что поток электронов может приводить к структурным превращениям полимеров, в частности разрушать упорядоченность и иногда даже вызывать деструкцию макромолекул с образованием макрорадикалов.

Нейтронография

Метод нейтронографии основан на эффекте рассеяния потока медленных нейтронов атомными ядрами вещества. Контраст появляется вследствие различия интенсивности рассеяния монохроматического потока нейтронов на ядрах различной массы, причем существенно, что в отличие от рентгеновских лучей и электронов поток нейтронов не несет электрического заряда и, следовательно, интенсивность их рассеяния определяется только массой ядра. Практически применение метода нейтронографии основывается на сравнении интенсивности рассеяния на ядрах водорода и дейтерия при исследовании системы, содержащей некоторое количество дейтерированных молекул в среде водородсодержащих цепей, или наоборот. Кон- траст в этом случае особенно велик из-за двукратного изменения рассеивающей массы. Источником потока нейтронов обычно являются ядерные реакторы. Длина волны потока зависит от энергии нейтронов; области температур 20-100°С отвечают значения А, равные 1,6-1,8 А Используя «холодные» нейтроны, получают пучки с длинами волн до 10 А. В настоящее время нейтронография применяется для оценки размера макромолекул в твердом стеклообразном полимере. При этом используют математический аппарат, применяемый в теории рэлеевского рассеяния света.

Рассеяние поляризованного света под малыми углами

Метод, разработанный Стейном и усовершенствованный Я. Френкелем, основан на теоретическом анализе рассеяния поляризованного света телами простой геометрии (диск, шар, стержень, эллипсоид и другие). Сравнивая наблюдаемую картину распределения интенсивности рассеяния с предсказанной теорией, можно сделать вывод о соответствии геометрической формы рассеивающего объекта одной из простых моделей и определить его размеры. Этот подход применяется для изучения кинетики образования, роста и распада структурных элементов размером порядка микрометра, а также для отслеживания изменений структуры, например, при трансформации сферических элементов в вытянутые при деформации полимеров.

Основные представления о структуре полимеров Кристаллические полимеры

Идеальный порядок в кристаллических полимерах проявляется в образовании монокристаллов, где расположение атомов стабильно во всём объёме. Однако реальные материалы имеют различные искажения и дефекты, такие как дислокации и дефекты разного типа. Отклонения от строгой упорядоченности в полимерах могут быть связаны с нарушениями в структуре цепи или ограниченной свободой движения атомов, что препятствует образованию идеальных кристаллов. Таким образом, кристаллические полимеры всегда содержат области с разным уровнем порядка, которые невозможно разделить, так как они состоят из одних и тех же цепей. Это приводит к образованию дефектных кристаллов или сложных сочетаний кристаллических и аморфных областей с разной степенью упорядоченности. Рентгеновские снимки кристаллических полимеров демонстрируют наличие чётких кольцевых рефлексов и широкого аморфного гало, что указывает на частичную кристаллическую природу материала.Для оценки степени упорядоченности частично кристаллических полимеров используется термин «степень кристалличности», которая определяется по формуле:C = Ca(1 - x) + Cnt (3,4),где C — измеряемый показатель свойства полимера, Ca и Cx — значения этого показателя для аморфного и кристаллического полимеров, x — доля кристаллического полимера.Степень кристалличности материала K (в процентах) рассчитывается следующим образом:K = 100x = C - CC - C.- * 100 (3.5)Под C можно понимать плотность полимера, интенсивность линий в инфракрасном спектре или рефлексов на рентгенограмме, прозрачность и другие параметры. Значения степени кристалличности, полученные разными методами, часто различаются, поэтому термин «степень кристалличности» неоднозначен и лишён строгого физического смысла. Он представляет собой усреднённую интегральную оценку структуры материала. Несмотря на это, данная характеристика может быть полезна для первичной оценки структуры полимера и сравнительных испытаний одного и того же полимера с различным происхождением.Полная характеристика структуры вещества основывается на детальном описании его морфологии, то есть совокупности наблюдаемых структурных элементов, их формы и границ, взаимного расположения и иерархии (способа создания более сложных структур из более простых). Основные морфологические формы кристаллических полимеров включают различные монокристаллы (пластинчатые, фибриллярные, глобулярные) и сферолиты, а также некоторые промежуточные морфологические образования.