题目
8.某结晶聚合物的注射制品中,靠近模具的皮层具有双折射现象,而制品内部用偏光显微镜观察发现有 Maltese 黑十字,并且越靠近制品芯部,Maltese 黑十字越大。试解释产生上述现象的原因。如果降低模具的温度,皮层厚度将如何变化?
8.某结晶聚合物的注射制品中,靠近模具的皮层具有双折射现象,而制品内部用偏光显微镜观察发现有 Maltese 黑十字,并且越靠近制品芯部,Maltese 黑十字越大。试解释产生上述现象的原因。如果降低模具的温度,皮层厚度将如何变化?
题目解答
答案
答:(1)由于形成球晶,球晶具有双折射现象,自然光经过偏振片变为偏振光,通过球晶发生双折射,分成两束振动方向垂直的偏振光,两束偏振光在与检偏镜平行方向上存在分量,分量速度不同,产生相位差而干涉,使呈现黑十字消光图像,制品外部与模具接触,冷却速度快,球晶来不及生长而成多层片晶或小球晶,而制品芯部温度高,结晶时间充分,生长为大球晶,因此消光图像更大。(2)降低温度会增加过冷度,缩短结晶时间,因而皮层厚度增加。
解析
考查要点:本题主要考查结晶聚合物的结构与形貌特征,以及冷却速度对结晶行为的影响。需要理解球晶的双折射现象、偏光显微镜下消光图像的形成原理,以及模具温度对皮层厚度的调控机制。
解题核心思路:
- 双折射现象由球晶的各向异性引起,偏振光通过球晶后发生干涉形成Maltese黑十字。
- 皮层与芯部的结晶差异:皮层冷却快,形成小球晶或多层片晶;芯部冷却慢,形成大球晶。
- 模具温度的影响:温度降低会增加过冷度,缩短结晶时间,从而改变皮层厚度。
破题关键点:
- 明确球晶大小与冷却速度的关系(冷却快→小球晶,冷却慢→大球晶)。
- 理解过冷度对结晶动力学的调控作用(过冷度↑→结晶时间↓→皮层厚度↑)。
(1)现象解释
双折射现象与消光图像
结晶聚合物形成球晶,其具有双折射性。自然光经偏振片变为偏振光,通过球晶后分裂为两束垂直偏振光。两束光在检偏镜方向的光程差导致相位差,干涉后形成Maltese黑十字。
皮层与芯部的差异
- 皮层:靠近模具,冷却速度快,球晶来不及充分生长,形成较小的球晶或多层片晶,消光图像较小。
- 芯部:冷却速度慢,结晶时间充分,球晶生长更大,消光图像更大。
(2)模具温度对皮层厚度的影响
降低模具温度会增加过冷度,使熔体更快达到结晶温度,缩短结晶时间。此时,靠近模具的区域更快完成结晶,形成更厚的皮层。