，聚合物制品的實(shí)際使用性能（如光學(xué)透明性、硬度、模量等）與材料內(nèi)部的結(jié)晶形態(tài)、晶粒大小及完善程度有著密切的聯(lián)系，因此，對(duì)聚合物結(jié)晶形態(tài)等的研究具有重要的理論和實(shí)際意義。隨著結(jié)晶條件的不用，聚合物的結(jié)晶可以具有不同的形態(tài)，如：?jiǎn)尉А渲?、球晶、纖維晶及伸直鏈晶體等。在從濃溶液中析出或熔體冷卻結(jié)晶時(shí)，聚合物傾向于生成這種比單晶復(fù)雜的多晶聚集體，通常呈球形，故稱為“球晶”，球晶可以長(zhǎng)得很大。對(duì)小于幾微米的球晶，用電子顯微鏡或小角激光光散射法進(jìn)行研究；對(duì)于幾微米以上的球晶，則用普通的徠卡偏光顯微鏡就可以進(jìn)行觀察。
高分子結(jié)晶過(guò)程中影響結(jié)晶速率的因素諸多，如溫度、分子結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)等，其中掌握結(jié)晶速度與溫度關(guān)系的規(guī)律，對(duì)于控制結(jié)晶性聚合物的結(jié)晶度，以獲得所需要的使用性能，有著十分重要的意義。而測(cè)定結(jié)晶速率的實(shí)驗(yàn)方法主要有膨脹計(jì)法、光學(xué)解偏法及偏光顯微鏡法。其中膨脹計(jì)法結(jié)合 Avrami方程，可以準(zhǔn)確的來(lái)描述結(jié)晶速率，但是計(jì)算處理較為繁瑣。而偏光顯微鏡法是研究結(jié)晶過(guò)程的常用方法，在偏光顯微鏡下可以直接觀察到球晶的輪廓尺寸。配上熱臺(tái)就可以在等溫條件下觀察聚合物球晶的生長(zhǎng)過(guò)程，測(cè)量球晶的半徑隨時(shí)間的變化。大量觀測(cè)結(jié)果表明，等溫結(jié)晶時(shí)，球晶半徑與時(shí)間成線性關(guān)系，這種關(guān)系一直保持到球晶長(zhǎng)大到與鄰近球晶發(fā)生線連接時(shí)為止。此方法非常直觀、簡(jiǎn)單，又可以利用控溫程序控制溫度這一重要影響因素來(lái)相對(duì)比較結(jié)晶聚合物結(jié)晶過(guò)程的快慢。可用于本科生對(duì)結(jié)晶速率的計(jì)算，使學(xué)生增強(qiáng)對(duì)結(jié)晶過(guò)程的感性認(rèn)識(shí)。同時(shí)結(jié)合結(jié)晶速率利用阿倫尼烏斯方程計(jì)算結(jié)晶活化能，拓展了熱臺(tái)偏光顯微鏡的實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)用，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容變得更系統(tǒng)和完整。
聚丙烯球晶增長(zhǎng)過(guò)程的偏光顯微鏡照片
采用帶有熱臺(tái)的徠卡偏光顯微鏡，通過(guò)程序控溫記錄 PP 的結(jié)晶過(guò)程，可以觀察到 PP 球晶是由一個(gè)微小的晶核慢慢生長(zhǎng)，隨著結(jié)晶時(shí)間的增加，球晶逐漸完善，球晶形態(tài)由原來(lái)的單一的球形逐漸交疊擠壓，呈現(xiàn)非球形結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同時(shí)間下球晶半徑的大小得到不同溫度下 PP 的等溫結(jié)晶速率，此方法直觀、簡(jiǎn)單，能相對(duì)比較出結(jié)晶快慢，可用于本科生結(jié)晶速率的計(jì)算。徠卡DM4P偏光顯微鏡。結(jié)合結(jié)晶速率利用阿倫尼烏斯方程計(jì)算 PP 的活化能，通過(guò)定量的比較結(jié)晶活化能，可知鏈段向增長(zhǎng)的晶體表面擴(kuò)散的難易程度。拓展了偏光顯微鏡在實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用領(lǐng)域，增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析處理能力，使教學(xué)內(nèi)容更加系統(tǒng)完善，教學(xué)效果更佳。
