晶态聚合物结构和X射线衍射 第2版PDF格式文档图书下载

第一章 聚合物X射线晶体学基础 1

1.1 晶体 1

1.2 高分子晶体的特点 2

1.2.1 晶胞由链段构成 2

1.2.2 折叠链 4

1.2.3 聚合物晶体的晶胞结构重复单元 4

1.2.4 结晶不完善 4

1.2.5 结构的复杂性及多重性 4

1.2.6 聚合物晶体的空间群 5

1.3 晶胞和点阵 5

1.3.1 晶胞 5

1.3.2 点阵 5

1.3.3 点阵点、直线点阵及平面点阵的指标 8

1.4 晶体对称性、晶系与晶体空间点阵形式 9

1.4.1 晶体对称性 9

1.4.2 晶系 16

1.4.3 平面间距（晶面间距） 17

1.4.4 晶体空间点阵形式 17

1.5 点群 22

1.6 空间群 27

1.6.1 空间群及其推导举例 27

1.6.2 空间群描述 37

本章小结 42

习题 42

参考文献 43

第二章 晶态聚合物 44

2.1 高分子链的组成、构筑、构型及构象 44

2.2 高分子结晶过程 55

2.3 外场诱变下聚合物结晶及结构 59

2.3.1 重力场对聚合物形成的影响研究概况 59

2.3.2 应力、热、溶剂诱变下聚合物的结构变化 70

2.3.3 聚合物高压结晶和剪切场下的结晶 87

2.4 晶态聚合物结构 87

2.4.1 晶态高分子链的基本堆砌 88

2.4.2 某些典型聚合物的晶体结构 94

习题 134

参考文献 135

第三章 X射线物理基础 138

3.1 X射线的产生及其性质 138

3.2 X射线谱 140

3.2.1 具有连续波长成分的连续X射线 140

3.2.2 特征X射线 141

3.3 X射线吸收 142

3.4 X射线安全防护 144

3.5 X射线源 144

习题 145

第四章 聚合物X射线衍射 146

4.1 原理 146

4.2 X射线衍射强度 146

4.2.1 衍射强度公式 146

4.2.2 结构因子Fhkl及其计算 148

4.2.3 Ihkl的计算 150

4.3 几个重要方程 151

4.3.1 Bragg方程 151

4.3.2 Polanyi方程 153

4.3.3 Laue方程 153

4.4 倒易点阵（倒易空间） 154

4.4.1 矢量代数中的矢量乘法 154

4.4.2 倒易点阵的概念及其与正点阵的关系 155

4.4.3 倒易点阵的某些应用 160

习题 164

附录 Laue方程与Bragg方程的联系 164

第五章 实验方法 168

5.1 照相法 168

5.1.1 平面底片法 168

5.1.2 圆筒底片法（回转晶体法） 170

5.1.3 德拜-谢乐法 172

5.2 衍射仪法 174

5.3 SAXS方法 176

5.4 同步辐射X射线散射实验方法 177

习题 178

第六章 聚合物X射线衍射图分类 179

6.1 回转图（纤维图） 179

6.2 粉末衍射图 179

6.2.1 照相法 180

6.2.2 衍射仪法 182

6.3 SAXS图 185

习题 186

第七章 聚合物材料的结构鉴定 187

7.1 聚合物晶型及有规立构的分析鉴定 187

7.2 聚合物物相的鉴定分析 190

7.3 聚合物材料中各种添加剂的剖析 193

习题 193

第八章 多晶法测定聚合物晶体结构 194

8.1 目的和任务 194

8.2 聚合物晶体衍射的特点 194

8.3 聚合物晶体结构的测定原理 194

8.3.1 单胞参数及空间群的确定——圆筒底片法 198

8.3.2 单胞内晶体结构重复单元的确定 199

8.3.3 单胞内原子位置的确定 199

习题 206

第九章 聚合物材料的结晶度 207

9.1 结晶聚合物的结构模型 207

9.1.1 缨状胶束模型 207

9.1.2 插线板模型 207

9.1.3 结晶-非晶中间层 208

9.2 结晶度的概念 209

9.3 几种常用方法 209

9.3.1 X射线衍射 209

9.3.2 量热法 210

9.3.3 密度测量 210

9.3.4 红外光谱法 211

9.4 X射线衍射方法 212

9.4.1 作图法 212

9.4.2 Ruland方法 220

9.4.3 X射线衍射曲线拟合分峰计算法 224

9.4.4 回归线法 226

习题 227

参考文献 228

第十章 聚合物材料的取向度 231

10.1 经验公式 234

10.2 单轴取向 234

10.2.1 单轴取向模型 234

10.2.2 Wilchinsky非正交晶系取向模型 240

10.3 算例 243

10.3.1 聚乙烯（PE） 243

10.3.2 聚丙烯腈（PAN） 244

10.3.3 等规立构聚丙烯（i-PP） 244

10.3.4 聚（4-甲基-1-戊烯） 245

10.4 双轴取向 246

10.5 取向非晶态聚合物材料的结构分析 254

10.5.1 取向非晶态聚合物材料取向态结构分析的ODF方法 254

10.5.2 取向非晶态聚合物材料取向态结构分析的CDF方法 255

习题 256

参考文献 256

第十一章 聚合物材料微晶尺寸和点阵畸变 258

11.1 引言 258

11.2 近似函数法 259

11.2.1 Scherrer法 259

11.2.2 Wilson法 263

11.2.3 Stokes法 265

11.2.4 Voigt积分宽度法 266

11.3 Warren-Averbach Fourier分析法 271

11.4 Fourier单线分析法 277

11.5 Hosemann次晶模型法 278

11.6 方差函数法 280

11.6.1 Wilson方差法 280

11.6.2 方差范围函数（二次矩）法 281

11.7 四次矩法 284

11.8 几点说明 285

习题 286

参考文献 287

第十二章 聚合物材料的小角X射线散射 288

12.1 引言 288

12.2 SAXS仪及散射原理 289

12.2.1 SAXS仪 289

12.2.2 单粒子散射 292

12.3 产生小角散射的体系 293

12.4 小角散射强度公式 295

12.4.1 粒子形状相同、大小均一的稀薄体系 295

12.4.2 粒子形状相同、大小不均一的稀薄体系 301

12.4.3 粒子形状相同、大小均一的稠密体系 304

12.4.4 稠密不均匀粒子体系 309

12.4.5 取向粒子体系的散射 311

12.4.6 任意体系的散射 314

12.4.7 互补体系散射的互易性 315

12.5 SAXS的数据处理 316

12.5.1 试样要求 316

12.5.2 SAXS强度数据的前处理 317

12.5.3 SAXS绝对强度的计算 324

12.6 Guinier作图法 327

12.7 微孔大小的测定 329

12.7.1 Fankuchen逐次切线法 329

12.7.2 结晶粒子形状和尺寸测定 331

12.8 SAXS图——长周期及散射花样 335

12.9 一维电子密度相关函数（EDCF）法 338

12.9.1 Strobl方法 338

12.9.2 Vonk方法 341

12.10 距离分布函数 344

12.11 两相体系边界层厚度——Porod关系 346

12.11.1 引言 346

12.11.2 Porod规律的负偏离修正 347

12.11.3 Porod规律的正偏离修正 348

12.12 两相体系平均切割长度和比表面积的计算 349

12.12.1 Porod方法计算两相体系平均切割长度 349

12.12.2 Stein方法计算两相体系平均切割长度 350

12.12.3 比表面积（S/V）的计算 351

12.13 SAXS方法研究聚合物相行为 352

12.14 分形维数 363

12.15 小角中子散射 370

12.15.1 中子源及SANS原理 370

12.15.2 SANS仪 372

12.15.3 SANS特点 373

12.15.4 SANS的应用 373

12.16 聚合物材料结晶过程的结晶能量计算 374

12.16.1 预成核能Ec 374

12.16.2 结晶成核能En 375

12.16.3 晶核生长能Eg 376

习题 377

参考文献 378

第十三章 聚合物材料掠入射X射线衍射 380

13.1 引言 380

13.2 掠入射X射线衍射的几何分类及实验方法简介 381

13.2.1 掠入射衍射的几何分类 381

13.2.2 掠入射X射线衍射仪 382

13.2.3 掠入射X射线衍射实验方法简介 384

13.3 掠入射衍射基本原理及应用 386

13.3.1 X射线反射率 386

13.3.2 掠入射X射线衍射 397

习题 404

参考文献 404

第十四章 非晶态聚合物材料的X射线散射 405

14.1 非晶态聚合物 405

14.2 普适X射线散射强度方程 407

14.3 非晶态材料径向分布函数（RDF） 409

14.3.1 单种原子非晶态材料径向分布函数 409

14.3.2 多种原子非晶态材料径向分布函数 411

14.4 非晶态材料的X射线散射实验方法 416

14.4.1 实验要求 416

14.4.2 X射线散射实验 417

14.5 X射线散射强度的数据处理 418

14.5.1 空气散射强度、多重散射强度和荧光辐射 418

14.5.2 偏振和吸收校正 418

14.5.3 非相干散射 419

14.5.4 样品散射强度的归一化 420

14.6 非晶态聚合物材料结构参数的计算 422

14.7 聚合物非晶态材料径向分布函数的计算示例 424

习题 428

参考文献 428

第十五章 同步辐射X射线散射在聚合物材料研究中的应用 430

15.1 同步辐射 430

15.1.1 同步辐射简介 430

15.1.2 同步辐射与聚合物材料 432

15.1.3 上海光源小角散射实验站 433

15.2 同步辐射X射线原位样品装置 435

15.3 同步辐射X射线散射在聚合物研究中的实例 438

15.3.1 同步辐射X射线散射研究聚合物结晶动力学 438

15.3.2 同步辐射X射线散射研究嵌段共聚物相变 443

15.3.3 同步辐射X射线散射研究流动场诱导聚合物结晶 448

15.3.4 同步辐射X射线散射研究聚合物材料结构与性能的关系 454

习题 457

参考文献 457

附录1 聚合物晶体学数据 459

附录2 Ag,Mo,Cu,Co和Fe靶在不同衍射角（2θ）下的面间距d 507

附录3 基本物理常数 509

附录4 晶面间距和单胞体积 510

附录5 主族元素间化学键的键长 511

附录6 多原子分子的键长与键角 512

附录7 部分习题参考答案 513

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