高分子材料分析技術(shù)課件：X射線法 -

高分子材料分析技術(shù)1.1高分子X(jué)射線學(xué)研究的范疇1.2X射線的基礎(chǔ)知識(shí)1.3X射線衍射原理1.4X射線衍射方法1.5X射線衍射在聚合物研究中的應(yīng)用

X射線法

X射線法1.1高分子X(jué)射線學(xué)研究的范疇X射線散射，包括廣角X射線散射與衍射(WAXS與WAXD，2θ>10°)和小角X射線散射(SAXS，2θ<5~10°)，是研究各類(lèi)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要而有力的手段，當(dāng)然對(duì)高分子體系也不例外。但是高分子體系的特殊性在于高分子是由長(zhǎng)鏈構(gòu)成的，由于各種高分子的結(jié)晶性與相容性相差很大，而同種高分子體系的結(jié)晶程度與相容程度受到制樣與加工時(shí)動(dòng)力學(xué)過(guò)程的影響，所以高分子體系的結(jié)構(gòu)層次往往比小分子體系和金屬體系要復(fù)雜得多、豐富得多。下面以半晶性高分子為例說(shuō)明這一問(wèn)題，同樣共混高分子體系中非晶性微疇之間亦可存在極為復(fù)雜的多層次結(jié)構(gòu)，即使所謂的“高分子單晶”亦非結(jié)晶學(xué)意義上的單晶，所謂的“高分子非晶”亦存在著局域的有序。

X射線法

X射線法WAXS與WAXD研究高分子結(jié)構(gòu)的范圍1.通過(guò)X射線衍射的峰位(Pj)與峰強(qiáng)(Aj)確定高分子結(jié)晶的晶胞(晶型、晶胞參數(shù)、空間群)，包括晶胞中原子距離、鍵角大小與分子鏈的走向；2.通過(guò)X射線衍射峰的積分寬度(Bj)確定高分子結(jié)晶的晶粒度與晶格畸變(第I類(lèi)與第II類(lèi)畸變)；3.通過(guò)X射線散射的總強(qiáng)度與晶區(qū)衍射的強(qiáng)度(Qj)估求結(jié)晶性高分子的結(jié)晶度；4.根據(jù)不同晶面在倒易空間的衍射分布確定晶粒的取向分布、取向類(lèi)型以及取向度；5.根據(jù)晶胞中各種原子的配置確定高分子鏈的構(gòu)型與構(gòu)象；6.高分子應(yīng)變結(jié)晶(SIC)與熱結(jié)晶(TIC)過(guò)程中結(jié)晶結(jié)構(gòu)的變化；7.高分子晶相中分子的運(yùn)動(dòng)，包括晶型與晶形、晶粒的完善與增大等；8.高分子非晶(包括近理想非晶與不同有序及取向程度的非晶)與熔體的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)；9.高分子液晶的類(lèi)型、取向等凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)。

X射線法SAXS研究高分子結(jié)構(gòu)的范圍1.通過(guò)Guinier散射測(cè)定溶液中高分子的形態(tài)與尺寸；2.通過(guò)Guinier散射測(cè)定高分子膠體中膠粒的形狀、粒度以及粒度分布；3.通過(guò)Zimm圖測(cè)定粒子量與相互作用參數(shù)；4.通過(guò)Guinier散射研究結(jié)晶高分子中晶粒、共混高分子中微區(qū)(包括分散相與連續(xù)相)、高分子中空洞和裂紋等的形狀、尺寸及其分布；5.通過(guò)Bragg衍射確定第(4)項(xiàng)中各種類(lèi)型結(jié)構(gòu)的空間取向分布；6.通過(guò)長(zhǎng)周期的測(cè)定研究高分子體系中晶片的取向、厚度與結(jié)晶百分?jǐn)?shù)，亦包括非晶層的厚度等；7.高分子體系中的分子運(yùn)動(dòng)和相變；8.應(yīng)變過(guò)程和熱處理過(guò)程中高分子體系的超結(jié)構(gòu)變化；9.通過(guò)Porod-Debye相關(guān)函數(shù)法研究高分子多相體系(包括含晶相體系和非晶共混體系等)的相關(guān)長(zhǎng)度、界面層厚度和總表面積。

X射線法X射線研究聚合物的特點(diǎn)聚合物結(jié)構(gòu)——聚集態(tài)結(jié)構(gòu)聚合物結(jié)構(gòu)單元——分子鏈晶態(tài)結(jié)構(gòu)、介晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)以及它們所構(gòu)成的復(fù)合狀態(tài)的多相結(jié)構(gòu)結(jié)晶過(guò)程——分子鏈的有序排列過(guò)程聚合物晶體的周期性和對(duì)稱(chēng)性——分子鏈排列整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)中原子排列對(duì)稱(chēng)性和分子鏈排列對(duì)稱(chēng)性不一致1.2.1X射線的發(fā)現(xiàn)1895年德國(guó)的物理學(xué)家倫琴在研究陰極射線時(shí)，發(fā)現(xiàn)在相對(duì)陰極的金屬陽(yáng)極上發(fā)射出一種新的射線，雖肉眼不可見(jiàn)，但可從其引致鉑氰化鋇熒光屏發(fā)光而察知。由于當(dāng)時(shí)人們從未知曉此類(lèi)射線，所以稱(chēng)之為X射線，后來(lái)人們?yōu)榱思o(jì)念倫琴的發(fā)現(xiàn)，也稱(chēng)之為倫琴射線。X射線的性質(zhì)與可見(jiàn)光線有差異，例如：穿透力強(qiáng)，可透過(guò)一些可見(jiàn)光不能透過(guò)的物質(zhì)，如黑紙、皮膚等；熒光效應(yīng)，可引致熒光物質(zhì)如ZnS、CdS、NaI等發(fā)出熒光；電離效應(yīng)，可使氣體發(fā)生電離；感光效應(yīng)，即使底片感光；殺傷效應(yīng)，可以殺傷生物細(xì)胞；在電場(chǎng)作用下仍作直線傳播；穿透物質(zhì)時(shí)可以偏振化，各種物質(zhì)對(duì)它的吸收系數(shù)各不相同；各種物質(zhì)對(duì)X射線的折射率，n?1，所以它不可能像可見(jiàn)光那樣利用折射效應(yīng)來(lái)聚焦和放大；基于上一點(diǎn)的原因，其在兩種物質(zhì)界面上全反射的臨界角僅為10’~30’；當(dāng)它穿過(guò)晶體物質(zhì)時(shí)，出現(xiàn)衍射現(xiàn)象等等。

X射線法1.2X射線的基礎(chǔ)知識(shí)從X射線的晶體衍射效應(yīng)等使人們最終認(rèn)識(shí)到它是一種電磁波，當(dāng)然它同樣具有波粒兩重的特性，它的波長(zhǎng)介于紫外線與γ射線之間，約在0.01~100?。硬X射線(λ=0.05~1?)穿透力強(qiáng)，常用于金屬探傷與醫(yī)學(xué)透視；軟X射線(λ≥1?)中，λ=0.5~2.0?的波段被用于晶體的結(jié)構(gòu)研究，因這一尺度恰在原子間與分子間的間距范圍，若波長(zhǎng)太短，例如λ<0.5?，則晶格的衍射集中于低角度區(qū)，不易分辨；若波長(zhǎng)太長(zhǎng)，例如λ>0.5?，則X射線途經(jīng)空氣與試樣時(shí)，吸收嚴(yán)重，不利測(cè)量。

X射線法

X射線法1.2.2X射線高能電子撞擊金屬靶(鐵、銅或鉬)光譜包括兩部分連續(xù)輻射造成的寬的譜帶特征譜線，Kα(Kα1、Kα2)和Kβ鋯、鎳或錳等金屬制成的濾光片可將Kα和Kβ分開(kāi)。鎳過(guò)濾的CuKα輻射(1.54178?)是聚合物研究中最有用的X射線輻射

X射線法1.2.3X射線與物質(zhì)的作用當(dāng)X射線穿透某一物質(zhì)時(shí)，由于它和物質(zhì)相互作用，可以產(chǎn)生相當(dāng)復(fù)雜的結(jié)果。其中主要有入射光子的吸收透射、湯姆遜散射、康普頓散射、光電效應(yīng)、俄歇效應(yīng)和熒光效應(yīng)等。

X射線法X射線的折射：幾乎對(duì)所有物質(zhì)，其折射率?1。優(yōu)點(diǎn)是只有在高精度測(cè)量中才要考慮折射效應(yīng)；缺點(diǎn)是X射線不能被聚集放大。

X射線的反射：臨界全反射?20’~30’，因此廣角測(cè)量可以進(jìn)入很小的角度。

X射線的吸收：波短的硬X射線吸收量少，而長(zhǎng)波的軟X射線吸收多；重元素材料易于擋住X射線。熒光效應(yīng)俄歇效應(yīng)

X射線的散射

X射線的衍射

X射線法1.3X射線衍射原理布喇格方程(反射)OA+OB=dsinθ+dsinθ=2dsinθ2dsinθ=nλn=0,1,2…n2dsinθ=λ一級(jí)衍射θ－布喇格角；2θ－衍射角勞厄方程(散射)a(cosα-cosα0)=Hλb(cosβ-cosβ0)=Kλc(cosγ-cosγ0)=Lλ

X射線法1.4X射線衍射方法平板照相德拜－謝樂(lè)照相粉末衍射儀小角散射

(同步輻射)

X射線法平板照相法一種很有用的方法

Cu靶，聚合物衍射都在低角區(qū)(2θ<90o)，特別出現(xiàn)在2θ小于50o以下的區(qū)域經(jīng)過(guò)濾光的X射線(Cu靶用Ni濾光)，經(jīng)準(zhǔn)直孔S1，S2和S3準(zhǔn)直，入射到樣品P上

X射線法平板照相法原理對(duì)于每一點(diǎn)陣面，有許多晶粒處在滿(mǎn)足布喇格反射位置，這些衍射線形成一個(gè)衍射圓錐，以入射線方向?yàn)檩S，錐角等于2θ.無(wú)規(guī)取向的聚合物結(jié)晶樣品由晶區(qū)很小的多晶組成，總會(huì)有某些晶粒的(hkl)點(diǎn)陣面與入射線夾角θ處在滿(mǎn)足布喇格方程的位置.不同(hkl)點(diǎn)陣面所產(chǎn)生的衍射，形成一系列同心圓.平板照相時(shí)試樣與入射光呈垂直的幾何布置，參加(hkl)反射的點(diǎn)陣面與樣品表面的夾角都是90°-θ

X射線法平板照相衍射花樣

X射線法無(wú)規(guī)取向高聚物具有一個(gè)或兩個(gè)彌散環(huán)，為非晶高聚物衍射圖，如無(wú)規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯、聚氨基甲酸酯橡膠、聚甲基丙烯酸甲酯等屬此類(lèi)型。

X射線法具有一個(gè)或兩個(gè)清晰圓環(huán)，為結(jié)晶性較差的高聚物衍射圖，如聚丙烯腈、聚氯乙烯等屬此類(lèi)型。

X射線法具有清晰圓環(huán)，為結(jié)晶性好的高聚物衍射圖，如聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯等屬此類(lèi)型。取向高聚物

X射線法非晶高聚物的彌散環(huán)集中在赤道線上，形成兩個(gè)彌散斑點(diǎn)，如聚苯乙烯屬此類(lèi)型。

X射線法結(jié)晶性較差的高聚物，在赤道線上有明顯的彌散點(diǎn)，如聚丙烯腈、聚氯乙烯等屬此類(lèi)型。

X射線法結(jié)晶較差的高聚物衍射圖。顯現(xiàn)出的層線，說(shuō)明沿纖維軸排列著周期性的片層，圓環(huán)系非晶物質(zhì)所致。

X射線法為結(jié)晶性較好具有螺旋結(jié)構(gòu)的高聚物衍射圖，如聚丙烯、聚甲醛、聚氧化乙烯等。

X射線法聚醋酸三氟乙烯酯的X射線衍射圖，僅僅在赤道線上呈現(xiàn)出清晰的衍射，即(hk0)反射尖銳，說(shuō)明高聚物側(cè)向有序；而在子午線方向無(wú)衍射，說(shuō)明高聚物沿纖維軸方向無(wú)明確的周期。

X射線法聚對(duì)苯二甲酰庚二胺的X射線衍射圖，僅僅存在子午線方向的衍射，即(00l)衍射尖銳，說(shuō)明高聚物具有縱向有序性。

X射線法隨著高聚物拉伸倍數(shù)的增加(取向度增加)，衍射圓弧向赤道線或子午線匯集成衍射斑點(diǎn)?向赤道線集中的只有(hk0)反射，向子午線集中的只有(00l)反射

X射線法聚乙烯的衍射花樣(非晶和結(jié)晶)

X射線法絲蛋白的衍射花樣(非晶→部分結(jié)晶)

X射線法平板照相測(cè)點(diǎn)陣面間距公式：tg2θ=L/DL－底片上測(cè)得衍射環(huán)的半徑D－試樣到底片的距離缺點(diǎn)：誤差大

X射線法Debye‐Scherrer法

X射線法Debye‐Scherrer法測(cè)點(diǎn)陣面間距公式：S=R?4θ(θ:弧度)=4Rθ/57.3(θ:角度)R－相機(jī)半徑S－一對(duì)相應(yīng)衍射弧線間的中線距離當(dāng)2R=57.3mm時(shí)，S=2θ(S:mm;θ:度)當(dāng)2R=114.6mm時(shí),S=4θ(S:mm;θ:度)

X射線法粉末衍射儀法最有用和最普遍采用的方法適用范圍廣，橫跨多種學(xué)科，貫穿多個(gè)領(lǐng)域無(wú)機(jī)(多晶)材料有機(jī)(多晶)材料結(jié)晶物質(zhì)非晶物質(zhì)人工合成材料天然礦物小分子材料聚合物材料測(cè)量快速，記錄準(zhǔn)確，信息量大

X射線法粉末衍射儀的衍射幾何X射線光源S→發(fā)散狹縫DS→樣品P→衍射X射線→接收狹縫RS→散射狹縫SS→計(jì)數(shù)器θ~2θ聯(lián)合掃描樣品所在角度:θ計(jì)數(shù)器所在角度:2θθ~2θ單獨(dú)掃描θ＝90°，作2θ掃描??平板相機(jī)衍射幾何

X射線法測(cè)角儀的分類(lèi)

X射線法

X射線法

X射線法

X射線法

X射線法(a)為結(jié)晶的低分子物質(zhì)，每個(gè)衍射峰都非常尖銳，說(shuō)明該物質(zhì)具有嚴(yán)格三維周期性的結(jié)構(gòu)；(b)為結(jié)晶較好的高聚物，如聚α-羥基乙酸，但與結(jié)晶的低分子物質(zhì)比較，各衍射峰均變寬；(c)為結(jié)晶度低的高聚物，衍射角小時(shí)，峰還比較尖銳；隨衍射角的增加，衍射峰越來(lái)越平緩，如聚丙烯腈就屬此類(lèi)型；(d)為非晶高聚物的衍射曲線，沒(méi)有明顯的尖銳峰，只有一個(gè)或兩個(gè)“鈍峰”的連續(xù)強(qiáng)度分布曲線；(e)可以認(rèn)為是典型半結(jié)晶高聚物的X射線衍射圖，具有(b)(c)(d)三者的特征。幾種衍射結(jié)果

X射線法

X射線法等規(guī)立構(gòu)聚丙烯X-射線圖

X射線法粉末衍射儀和平板相機(jī)衍射幾何比較粉末衍射儀對(duì)稱(chēng)反射幾何(θ~2θ聯(lián)動(dòng))參加反射(記錄到)的點(diǎn)陣面是與樣品平行的點(diǎn)陣面平板照相、衍射儀垂直透射幾何與樣品平行的點(diǎn)陣面不能參加反射

X射線法小角散射小角散射對(duì)廣角來(lái)說(shuō)它是散射角大約在3-5°以?xún)?nèi)的小角相干散射。由于它的衍射特征和廣角不同，因而無(wú)論在實(shí)驗(yàn)方法和散射理論已經(jīng)得到的結(jié)構(gòu)信息都與廣角衍射有些差別小角散射得到的結(jié)構(gòu)信息有兩類(lèi)，一個(gè)是微顆粒信息，一個(gè)是長(zhǎng)周期信息。與原子尺度和小分子晶體點(diǎn)陣相比較，可以認(rèn)為這些是結(jié)構(gòu)的“大尺度”信息。因此小角散射方法主要有這兩方面的應(yīng)用：一個(gè)是測(cè)量微顆粒形狀、大小及其分布，另一個(gè)是測(cè)量樣品長(zhǎng)周期，并通過(guò)衍射強(qiáng)度分析，進(jìn)行有關(guān)的結(jié)構(gòu)分析

X射線法微顆粒信息對(duì)于微顆粒情況，散射尺度為d的小角散射中央峰的角寬度可以由布喇格公式2dsinθ=λ得到，當(dāng)2θ非常小時(shí)，2θ=ε,sinθ=sin(ε/2)?ε/2因此可以得到散射角ε＝λ/d由此可以看出中央峰的角寬度隨著散射體尺度d的減小而增加

X射線法長(zhǎng)周期小角散射花樣和對(duì)應(yīng)的微細(xì)組織高分子共混多相區(qū)，片晶和非晶堆積層可以形成長(zhǎng)周期，即使是同種聚合物，在樣品中存在不同物相的相間分布，也可以形成長(zhǎng)周期，這些長(zhǎng)周期是比晶體周期更大的微細(xì)組織，在理想情況它的點(diǎn)陣是與片層方向垂直的一維點(diǎn)陣。如果片層組織的取向是隨機(jī)的，衍射環(huán)各處的強(qiáng)度是均勻的；如果有擇優(yōu)取向，衍射環(huán)上會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度集中區(qū)。

X射線法長(zhǎng)周期小角散射花樣和對(duì)應(yīng)的微細(xì)組織

X射線法

X射線法聚乙烯的X射線小角散射纖維束模型認(rèn)為分子鏈在拉伸情況下聚集成束，稱(chēng)為微纖。微纖排列方向近似與纖維軸平行，沿纖維軸方向晶區(qū)(黑)和非晶區(qū)(白)差不多相間存在。當(dāng)線性聚乙烯加壓冷拉時(shí)，晶區(qū)或非晶區(qū)形成類(lèi)似六角形堆積，非晶區(qū)靠近相鄰微纖的結(jié)晶區(qū)；退火以后，原來(lái)六角形的堆積慢慢轉(zhuǎn)變成次晶結(jié)構(gòu)，形成次晶點(diǎn)陣。

X射線法1.5X射線衍射在聚合物研究中的應(yīng)用物相分析聚合物擇優(yōu)取向結(jié)晶度、微晶尺寸和點(diǎn)陣畸變聚合物晶體結(jié)構(gòu)分析

X射線法物相分析聚合物試樣的特點(diǎn)晶態(tài)和非晶態(tài)共存，晶相的晶區(qū)小，有序性差(缺陷嚴(yán)重)——衍射線條寬化嚴(yán)重聚合物成分(主要是輕元素)、結(jié)構(gòu)狀態(tài)(晶胞較大，有序性差)——衍射線條只在低角度存在，且往往只有一、兩條物相分析時(shí)的考慮因素d值(晶態(tài)點(diǎn)陣面間距)和衍射強(qiáng)度整個(gè)衍射曲線(包括非晶部分)的形狀非晶態(tài)衍射曲線(暈環(huán))的形狀和極大強(qiáng)度所在

X射線法定性物相分析的原理和方法含幾種物相的混合試樣的X射線衍射花樣＝各個(gè)單獨(dú)物相衍射花樣的簡(jiǎn)單疊加卡片ASTM卡片——美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)(舊)PDF卡片——粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì)(新)索引分為“有機(jī)”(包括聚合物)和“無(wú)機(jī)”兩類(lèi)字母索引：物質(zhì)英文名稱(chēng)的第一個(gè)字母數(shù)字索引：最強(qiáng)線的面間距d1按組排列，然后按次強(qiáng)線d2、d3…又稱(chēng)哈那瓦特索引

X射線法聚乙烯的PDF卡片

X射線法福壽草醇的PDF卡片

X射線法一般物相分析方法用衍射儀法取得衍射數(shù)據(jù)，面間距和相對(duì)強(qiáng)度利用PDF卡片進(jìn)行定性物相分析利用電腦數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行定性物相分析

X射線法聚合物實(shí)際物相分析方法需要聚合物材料的X射線衍射圖，作為在一定實(shí)驗(yàn)條件下的“標(biāo)準(zhǔn)”曲線根據(jù)待分析試樣情況(片、絲或粉末)采用不同方法制備可供分析的樣品用衍射儀作X射線衍射。為便于和標(biāo)準(zhǔn)衍射曲線相比較，選用相同輻射波長(zhǎng)，聚合物一般用CuKα輻射與標(biāo)準(zhǔn)曲線相比較——結(jié)晶峰和/或非晶漫射寬峰的位置和形狀

X射線法常見(jiàn)聚合物的X射線衍射曲線I

X射線法常見(jiàn)聚合物的X射線衍射曲線II

X射線法聚乙烯典型兩相結(jié)構(gòu)聚合物晶態(tài)衍射銳峰和非晶態(tài)漫射寬峰共存高密度聚乙烯比低密度聚乙烯的晶態(tài)銳射強(qiáng)，除0.41nm和0.37nm結(jié)晶衍射峰外，在較高角度還有其他比較弱的銳衍射峰非晶漫射峰最大強(qiáng)度在2θ=20°，相應(yīng)d=0.44nm

X射線法聚丙烯兩相結(jié)構(gòu)，晶態(tài)衍射銳峰和非晶漫射寬峰共存非晶漫射峰最大強(qiáng)度在2θ=17°，相應(yīng)d=0.522nm兩晶相銳射峰個(gè)數(shù)和位置完全不同，b相聚丙烯以d=0.552nm和d=0.421nm兩銳峰為特征

X射線法聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯

PET的晶態(tài)和非晶態(tài)不象聚乙烯和聚丙烯分明衍射寬化峰相互搭疊，極大位置的相應(yīng)d值為0.503nm，0.391nm和0.346nm對(duì)于結(jié)晶更好的PET，上述寬峰進(jìn)一步分開(kāi)，如0.503nm峰分為0.541nm和0.500nm兩峰

X射線法纖維素不符合兩相結(jié)構(gòu)兩個(gè)極寬化的衍射峰d=0.550nm和d=0.395nm不同處理可改變衍射強(qiáng)度和半峰寬

X射線法聚甲基丙烯酸甲酯非晶態(tài)聚合物兩個(gè)非晶漫射極大位置分別在2θ=14°和2θ=30°

X射線法X射線衍射在聚合物研究中的應(yīng)用X射線衍射法測(cè)定結(jié)晶度依據(jù)兩相模型，試樣中晶態(tài)含量與樣品總質(zhì)量之比稱(chēng)為結(jié)晶度Xc=Mc/M對(duì)某些聚合物，衍射分不出銳衍射和非晶漫射，使結(jié)晶度失去明確意義由于實(shí)驗(yàn)條件限制，有時(shí)不能得到絕對(duì)結(jié)晶度采用對(duì)稱(chēng)反射幾何。發(fā)散狹縫(DS)要選擇合適，保證在衍射角度區(qū)間，入射X射線不會(huì)超過(guò)樣品表面；散射狹縫(SS)和接收狹縫(RS)選擇要小，增加分辨率

X射線法絕對(duì)法非晶散射分離法(Hermans-WeidingerMethod,HWM)計(jì)算機(jī)分峰法(ComputerPeak-ResolutionMethod,CPRM)改進(jìn)的非晶散射分離法(ModifiedHermans-WeidingerMethod,M-HWM)相對(duì)法相關(guān)結(jié)晶度指數(shù)積分結(jié)晶度指數(shù)

X射線法分峰法測(cè)結(jié)晶度適用于結(jié)晶峰數(shù)目有限，并且容易把結(jié)晶銳衍射與非晶漫射分開(kāi)的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛等扣除背景后，用手工或計(jì)算機(jī)法把結(jié)晶銳衍射與非晶漫射分開(kāi)，然后求出全部銳衍射峰與非晶漫射峰的積分強(qiáng)度(面積)

X射線法非晶散射分離法測(cè)量時(shí)純屬經(jīng)驗(yàn)操作，任意性大，但非常簡(jiǎn)便易行，在實(shí)踐上獲得普遍的應(yīng)用假定在2θ0~2θm范圍內(nèi)，I(2θ)~2θ散射圖中結(jié)晶與非晶的散射可以用一條平滑的界線予以分離，它們分別為I2θ,c與I2θ,a。這樣可近似認(rèn)為該試樣的結(jié)晶度Xcw正比于I2θ,c，非晶百分?jǐn)?shù)Xaw正比于I2θ,a

X射線法計(jì)算機(jī)分峰法針對(duì)HWM中劃界過(guò)分主觀粗糙而作的改進(jìn)，對(duì)高分子結(jié)晶體系WAXD圖高度重疊彌散的困難給出了較好的解決途徑。先將WAXS圖進(jìn)行各種校正，再將各個(gè)(hkl)晶面的衍射峰以及非晶的散射峰各自分離，然后從結(jié)晶的散射和非晶的散射峰強(qiáng)推算所測(cè)高分子的結(jié)晶度。結(jié)晶衍射峰和非晶散射峰可以選擇不對(duì)稱(chēng)高斯-柯西函數(shù)(a-GC)Y1進(jìn)行擬合；對(duì)于非晶峰，常用的擬合函數(shù)還有多項(xiàng)式Y(jié)2，指數(shù)函數(shù)Y3和Y4。

Y1=F?G+(1-F)?CY2=Σaixi

Y3=exp{Σaixi}Y4=exp{exp[Σaixi]}

X射線法

X射線法改進(jìn)的非晶散射分離法

X射線法

X射線法

X射線法差強(qiáng)度法測(cè)結(jié)晶度適用于具有幾個(gè)寬化的強(qiáng)衍射峰，而結(jié)晶銳衍射與非晶漫射很難明確分開(kāi)的聚合物，如PET。要作兩個(gè)參考試樣的掃描，一個(gè)參考試樣是有盡可能高的結(jié)晶度，一個(gè)參考試樣是非晶或盡可能低的結(jié)晶度。相關(guān)結(jié)晶度指數(shù)Cc(Iu-Ia)=Cc(Ic-Ia)+B,(2θ0~2θm)積分結(jié)晶度指數(shù)Ci

X射線法非晶標(biāo)準(zhǔn)法測(cè)結(jié)晶度特別適用于彈性體結(jié)晶度的測(cè)量所需條件要能得到100%的非晶樣品主非晶峰不受晶相衍射峰的嚴(yán)重干擾假定聚合物樣品的非晶百分含量Xa與非晶峰的強(qiáng)度成正比Xa=Ia’/IaXc=1-XaIa’－待測(cè)試樣的散射強(qiáng)度Ia－完全非晶標(biāo)準(zhǔn)樣的散射強(qiáng)度

X射線法聚合物擇優(yōu)取向多晶材料中，微晶的取向是形態(tài)結(jié)構(gòu)的一個(gè)方面，也是影響材料物理性能重要因素。微晶取向通常是指大量晶粒的待定晶軸或晶面相對(duì)于某個(gè)參考方向或平面的平行程度高聚物材料總伴生非晶態(tài)，而且許多高聚物只以非晶態(tài)存在，因此在高聚物材料科學(xué)中，取向常常指分子鏈與某個(gè)參考方向或平面的平行程度。依不同分類(lèi)有：晶區(qū)鏈取向，非晶區(qū)取向；折疊鏈取向，伸直鏈取向等。由于晶區(qū)分子鏈方向一般被定義為晶體c軸方向，而一些主要晶面總為分子鏈排列平面。所以，用X射線衍射法測(cè)得結(jié)晶高聚物晶區(qū)c軸，或待定晶面的取向，實(shí)際上就直接或間接地表明了晶區(qū)分子鏈取向。而