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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5

1.2.3 高分子晶体的晶胞结构重复单元5

1.2.4 结晶不完善5

1.2.5 结构的复杂性及多重性5

1.2.6 聚合物晶体的空间群6

1.3 晶胞和点阵6

1.3.1 晶胞6

1.3.2 点阵7

1.3.3 点阵点、直线点阵及平面点阵指标8

1.4 晶体对称性，晶系，晶体空间点阵形式9

1.4.1 晶体对称性9

1.4.2 晶系13

1.4.3 平面间距(晶面间距)14

1.4.4 晶体空间点阵形式14

1.5 点群17

1.6 空间群21

1.6.1 空间群及其推导举例21

1.6.2 空间群描述30

习题35

参考文献35

第二章 晶态聚合物36

2.1 高分子链的组成、构筑、构型及构象36

2.2 高分子结晶过程44

2.3 外场诱变下聚合物结晶及结构48

2.3.1 重力场对聚合物形成影响研究概况48

2.3.2 应力、热、溶剂诱变下聚合物的结构变化58

2.3.3 聚合物高压结晶75

2.4 晶态聚合物结构75

2.4.1 晶态高分子链的基本堆砌75

2.4.2 某些典型聚合物的晶体结构80

习题122

参考文献123

第三章 X射线物理基础125

3.1 X射线产生及其性质125

3.2 X射线谱126

3.2.1 具有连续波长成分的连续X射线(或称“白色”X射线)127

3.2.2 特征X射线127

3.3 X射线吸收128

3.4 X射线安全防护130

3.5 X射线源131

习题131

第四章 聚合物X射线衍射132

4.1 原理132

4.2 X射线衍射强度132

4.2.1 衍射强度公式132

4.2.2 结构因子Fhkl及其计算133

4.2.3 Ihkl的计算135

4.3 几个重要方程136

4.3.1 Bragg方程136

4.3.2 Polyanyi方程137

4.3.3 Laue方程138

4.4 倒易点阵139

4.4.1 倒易点阵概念及其与正点阵关系139

4.4.2 倒易点阵的应用142

习题145

第五章 实验方法146

5.1 照相法146

5.1.1 平面底片法146

5.1.2 圆筒底片法(回转晶体法)148

5.1.3 德拜-谢乐法150

5.2 衍射仪法152

习题154

第六章 高聚物X射线衍射图分类156

6.1 回转图(纤维图)156

6.2 粉末衍射图156

6.2.1 照相法157

6.2.2 衍射仪法161

习题163

第七章 高聚物材料结构鉴定164

7.1 高聚物晶型及有规立构的分析鉴定164

7.2 高聚物物相鉴定分析167

7.3 高聚物材料中各种添加剂的剖析170

习题170

第八章 多晶法测定聚合物晶体结构171

8.1 聚合物晶体衍射特点171

8.2 聚合物晶体结构分析方法171

8.2.1 圆筒底片法172

8.2.2 单胞内化学结构重复单元的确定173

8.2.3 单胞内原子位置的确定174

习题180

第九章 聚合物材料结晶度181

9.1 结晶聚合物结构模型181

9.1.1 樱状胶束模型181

9.1.2 插线板模型181

9.1.3 结晶-非晶中间层182

9.2 结晶度概念183

9.3 几种常用方法183

9.3.1 X射线衍射183

9.3.2 量热法184

9.3.3 密度测量185

9.3.4 红外光谱方法186

9.4 X射线衍射方法186

9.4.1 作图法187

9.4.2 Ruland方法194

9.4.3 X射线衍射曲线拟合分峰计算法198

9.4.4 回归线法200

习题202

参考文献(第三至九章)203

第十章 聚合物材料取向度205

10.1 引言205

10.2 单轴取向207

10.2.1 Stein正交晶系单轴取向模型207

10.2.2 Wilchinsky非正交晶系单轴取向模型211

10.3 算例213

10.3.1 聚乙烯(PE)213

10.3.2 聚丙烯腈(PAN)214

10.3.3 等规立构聚丙烯(i-PP)214

10.3.4 聚(4-甲基-1-戊烯)215

10.4 双轴取向215

10.5 取向非晶态聚合物材料的结构分析222

10.5.1 取向非晶态聚合物材料取向态结构分析的ODF方法223

10.5.2 取向非晶态聚合物材料取向态结构分析的CDF方法224

习题225

参考文献225

第十一章 聚合物材料微晶尺寸和点阵畸变227

11.1 引言227

11.2 近似函数法228

11.2.1 Scherrer法228

11.2.2 Wilson法229

11.2.3 Stokes法232

11.2.4 Voigt积分宽度法232

11.3 Warren-Averbach Fourier分析法236

11.4 Fourier单线分析法242

11.5 Hosemann次晶模型法244

11.6 方差函数法245

11.6.1 Wilson方差法245

11.6.2 方差范围函数(二次矩)法247

11.7 四次矩法249

11.8 几点说明250

习题251

参考文献251

第十二章 聚合物材料小角X射线散射253

12.1 引言253

12.2 SAXS仪及散射原理254

12.2.1 SAXS仪254

12.2.2 单粒子散射256

12.3 产生小角散射的体系257

12.4 小角散射强度公式258

12.4.1 粒子形状相同大小均一的稀薄体系258

12.4.2 粒子形状相同大小不均一的稀薄体系264

12.4.3 粒子形状相同大小均一的稠密体系267

12.4.4 稠密不均匀粒子体系272

12.4.5 取向粒子体系的散射273

12.4.6 任意体系的散射276

12.4.7 互补体系散射的互易性277

12.5 SAXS的数据处理278

12.5.1 样品厚度及大小278

12.5.2 SAXS强度数据的前处理279

12.5.3 SAXS绝对强度的计算286

12.6 Guinier作图法289

12.7 微孔大小的测定290

12.7.1 Fankuchen逐次切线法290

12.7.2 结晶粒子形状和尺寸测定292

12.8 SAXS图——长周期及散射花样296

12.9 一维电子密度相关函数(EDCF)法300

12.9.1 Strobl方法300

12.9.2 Vonk方法303

12.10 距离分布函数304

12.11 两相体系边界层厚度——Porod关系307

12.11.1 引言307

12.11.2 Porod规律的负偏离修正308

12.11.3 Porod规律的正偏离修正309

12.12 两相体系平均切割长度和比表面积的计算309

12.12.1 Porod方法计算两相体系平均切割长度309

12.12.2 Stein方法计算两相体系平均切割长度310

12.12.3 比表面积(S/V)的计算311

12.13 分形维数313

12.14 小角中子散射(SANS)316

12.14.1 中子源及SANS原理316

12.14.2 SANS仪319

12.14.3 SANS特点319

12.14.4 SANS在聚合物结构分析中的应用320

12.15 聚合物材料结晶过程的结晶能量计算321

12.15.1 预成核能(或称结晶成核激活能)Ec321

12.15.2 结晶成核能En322

12.15.3 晶核生长能Eg322

习题323

参考文献323

第十三章 非晶态聚合物材料X射线散射325

13.1 非晶态聚合物325

13.2 普适X射线散射强度方程327

13.3 非晶态材料径向分布函数(RDF)329

13.3.1 单种原子非晶态材料径向分布函数329

13.3.2 多种原子非晶态材料径向分布函数331

13.4 非晶态材料的X射线散射实验方法336

13.4.1 实验要求336

13.4.2 X射线散射实验337

13.5 X射线散射强度的数据处理338

13.5.1 空气散射强度(Iair)、多重散射强度(Ims)和荧光辐射338

13.5.2 偏振(P)和吸收(A)校正339

13.5.3 非相干(Compton)散射(Iin)340

13.5.4 样品散射强度的归一化340

13.6 非晶态聚合物材料结构参数的计算342

13.7 非晶态聚合物材料径向分布函数的计算示例345

习题349

参考文献349

第十四章 聚合物材料掠入射X射线衍射350

14.1 引言350

14.2 掠入射衍射几何分类及其特点351

14.2.1 掠入射衍射几何分类351

14.2.2 掠入射衍射特点352

14.3 掠入射X射线衍射仪及实验方法简介352

14.3.1 掠入射X射线衍射仪352

14.3.2 掠入射X射线衍射实验方法简介353

14.4 掠入射X射线衍射基本原理354

14.4.1 掠入射X射线衍射全反射354

14.4.2 反射系数和透射系数357

14.4.3 X射线穿透深度360

14.5 多层膜系统361

14.5.1 双层膜系统361

14.5.2 多层膜系统363

14.6 粗糙度364

习题366

参考文献366

附录1 聚合物晶体学数据368

附录2 Ag，Mo，Cu，Co和Fe靶在不同衍射角［2θ/(°)］下的面间距d值(？)421

附录3 基本物理常数423

附录4 晶面间距和单胞体积424

附录5 主族元素间化学键的键长425

附录6 多原子分子的键长与键角427