Сферолиты ориентация кристаллографических

Наиболее хорошо сферолиты различимы при рассмотрении тонких пленок или срезов полимеров в оптическом микроскопе в поляризованном свете. Это связано с тем, что сферолитам присуща анизотропия оптических свойств из-за радиальной симметрии их строения. Поэтому показатели преломления света в радиальном и тангенциальном направлениях различны, и в поляризованном свете видны типичные для сферолитов картины двулучепре-ломления (см. рис. 3.12). Наблюдаемая картина объясняется тем, что ориентация кристаллографических осей в сферолите непрерывно меняется по угловой координате. Этому соответствует такое же непрерывное изменение показателей преломления по отношению к плоскости поляризации падающего света. Поэтому различные области сферолита по-разному пропускают поляризованный свет. Это приводит к возникновению светлой круговой двулуче-преломляющей области, пересеченной темной фигурой в форме мальтийского креста, плечи которого параллельны направлениям гашения падающего света. Такие сферолиты называют радиальными (см. рис. 3.12, а на вклейке). Если значение показателя преломления, измеренного в радиальном направлении, больше, чем в тангенциальном, то такой сферолит называют положительным, в противном случае говорят об отрицательном сферолите. [c.91]

При исследовании микродифракции малую площадь сферолита в тонкой пленке полимера обычно облучают тонко диафрагмированным пучком рентгеновских лучей или, в случае если сферолит находится в сверхтонкой пленке, пучком электронов. Облучаемую поверхность обычно выбирают на некотором расстоянии от центра сферолита, чтобы дифракционная картина получалась от пучка практически параллельных фибрилл. Из такой картины несложно вывести, какие кристаллографические оси решетки лежат преимущественно в направлениях радиусов сферолита и, следовательно, как ориентированы молекулярные цепи. Найдено, что во всех изученных до сих пор сферолитах цепи ориентированы более или менее перпендикулярно радиальному направлению. Во многих случаях оказалось, что они лежат строго перпендикулярно осям фибрилл, но иногда они наклонены к ним, хотя никогда угол наклона не бывает меньше 60°. Таким образом, в направлении любого радиуса молекулы расположены параллельно или почти параллельно соответствующей тангенциальной плоскости, и ориентацию молекул называют поэтому тангенциальной . В частном случае полиэтилена оси Ь элементарной ячейки лежат параллельно радиальному направлению [55] соответственно молекулы ориентированы вдоль направлений, перпендикулярных осям фибрилл. Подробности об ориентации молекул в сферолитах других полимеров читатель может найти в литературе к числу полимеров, для которых опубликованы экспериментальные данные, относятся полипропилен [53], полиэтилентерефталат [55], полиэтиленадипат [49], найлон-6,6 [55] и найлон-6,10 [55]. [c.451]

Единственной фигурой погасания, наблюдаемой у многих полимерных сферолитов через скрещенные николи, является простой крест, какие видны на рис. 17, и интерпретация такого поведения довольно очевидна. Если не считать приблизительной параллельности, соседние фибриллы ориентированы в таком сферолите беспорядочно относительно радиального направления. Оставляя в стороне кристаллографические ориентации фибрилл и их оптические свойства (одноосность или двуосность), такие же свойства сферолита можно рассматривать, учитывая только два средних коэффициента преломления Пг и щ, которые характеризуют преломление света, поляризованного таким образом, что электрический вектор лежит параллельно соответственно радиальному и тангенциальному направлениям. Величину Аге = = Пг — щ называют степенью двойного лучепреломления сферолита. Нулевая амплитуда погасания наблюдается в направлении радиусов, которые параллельны направлениям поляризатора и анализатора микроскопа, а знак (положительный или отрицательный) и величина Ап дают полезную информацию об ориентации молекул и относительной поляризуемости полимерных кристаллитов в направлении различных кристаллографических осей [49, 54]. [c.451]

Фигуры погасания, показанные на рис. 19, могут быть объяснены с точки зрения кооперированной ориентации посредством скручивания следующим образом. На рис. 19, а и 19, б показаны соответственно оптически одноосные и двуосные фибриллы, скручивающиеся вдоль нормали к оптической оси в первом случае и вдоль линии, перпендикулярной плоскости двух оптических осей,— во втором. В обоих случаях принимается, что фибриллы полностью лежат в плоскостях сферолитов и равномерное скручивание дает правовращающий винт с одинаковой фазой у всех фибрилл. Нулевое погасание двойного лучепреломления будет наблюдаться в каждом случае, когда оптическая ось направлена перпендикулярно предметному столику микроскопа, вызывая расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга простые или двойные кольца погасания. Кресты, как и в случае, рассмотренном ранее, соответствуют нулевой амплитуде погасания, когда фибриллы лежат параллельно направлениям поляризатора и анализатора. Расстояния между чередующимися кольцами в радиальном направлении обычно составляют величину порядка 10 мк и меняются при переходе от одного полимера к другому. У каждого данного полимера это расстояние зависит от температуры кристаллизации, увеличиваясь при ее повышении [50]. Иногда расстояние между кольцами превышает, однако, 100 лк, и тогда прямое подтверждение ориентационного скручивания методом дифракции рентгеновских лучей становится исключительно трудным. Тем не менее Фудзиваре [29] удалось этим методом показать постепенное скручивание в направлении радиусов у сферолитов полиэтилена. Наличие кооперированной ориентации скручивания у других полимеров было подтверждено методом микроскопии путем изучения систематических изменений фигур погасания при рассмотрении сферолитов на универсальном столике Федорова под различными углами наклона [48, 49, 59, 109, ПО]. Фигуры, показанные на рис. 19, в и 19, г, также объясняются ориентацией скручивания. Например, зигзагообразные кресты были найдены как у одноосных, так и у двуосных полимеров, у которых скрученные фибриллы имеют кристаллографические ориентации, не допускающие расположения оптических осей в тангенциальных направлениях. Более сложная фигура, изображенная на рис. 19, г, особенно интересна, так как она иллюстрирует на примере такого одноосного полимера, как полиэтилен, обычное различие поперечных сечений глобулярных и двумерных сферолитов, выросших в тонких пленках. В первом случае фибриллы лежат в плоскости сечений, образуя фигуры погасания такого типа, как показано на рис. 19, а. Однако во втором случае температурные градиенты, возникающие вдоль пленки полимера во время кристаллизации [49], могут вызвать наклон фибрилл к плоскости сферолитов на несколько градусов. Такие наклоны неизменно приводят к образованию круглыми сферолитами зигзагообразных крестов, и при интерпретации картин, даваемых образцами, закристаллизованными в виде тонких пленок, всегда следует иметь в виду возможность этой необычной ориентации фибрилл в таких случаях. У сферолитов наблюдается как правое, так и левое скручивание, по-видимому, с равной вероятностью, и каждый сферолит вообще поделен на ряд секторов то с правым, то с левым ориентационным скручиванием [49, 52]. На практике ориентационное скручивание не так хорошо координировано, как это показывают идеализированные фигуры на рис. 19, хотя может быть, как видно из рис. 20 (сравните с рис. 19, г), при благоприятных условиях довольно правильным. [c.453]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология