高分子物理-第二章高分子的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)

1、凝聚態(tài)凝聚態(tài)(聚集態(tài)聚集態(tài))與相態(tài)與相態(tài)n凝聚態(tài)：凝聚態(tài)：物質(zhì)的物理狀態(tài)物質(zhì)的物理狀態(tài), , 是根據(jù)物質(zhì)的分子運(yùn)動在是根據(jù)物質(zhì)的分子運(yùn)動在宏觀力學(xué)性能上的表現(xiàn)來區(qū)分的宏觀力學(xué)性能上的表現(xiàn)來區(qū)分的, , 通常包括固、液、通常包括固、液、氣體（態(tài)），稱為物質(zhì)三態(tài)氣體（態(tài)），稱為物質(zhì)三態(tài)n相態(tài)：相態(tài)：物質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)，是根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征和物質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)，是根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征和熱力學(xué)性質(zhì)來區(qū)分的，包括晶相、液相和氣相（或態(tài)）熱力學(xué)性質(zhì)來區(qū)分的，包括晶相、液相和氣相（或態(tài)）n一般而言，氣體為氣相，液體為液相，但固體并不都一般而言，氣體為氣相，液體為液相，但固體并不都是晶相。如玻璃是晶相。如玻璃( (

2、固體、液相固體、液相) )高分子的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)：高分子的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)： 指高分子鏈之間的排列和堆砌結(jié)構(gòu)。指高分子鏈之間的排列和堆砌結(jié)構(gòu)。它包括晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、取向態(tài)結(jié)構(gòu)、液它包括晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、取向態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶態(tài)結(jié)構(gòu)。晶態(tài)結(jié)構(gòu)。主要內(nèi)容主要內(nèi)容晶晶 態(tài)態(tài)非晶態(tài)非晶態(tài)：只要求了解爭論焦點(diǎn)只要求了解爭論焦點(diǎn)取向態(tài)取向態(tài): :纖維和薄膜必不可少的加工過程，了解取向因子的纖維和薄膜必不可少的加工過程，了解取向因子的含義和掌握取向度的測定方法具有十分重要的意義。含義和掌握取向度的測定方法具有十分重要的意義。液晶態(tài)液晶態(tài)：功能高分子功能高分子微觀結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)模型微觀結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)模型形貌：各種晶體的形態(tài)

3、和形成條件形貌：各種晶體的形態(tài)和形成條件結(jié)晶度的測定結(jié)晶度的測定2.2 晶態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)晶態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)判斷是否結(jié)晶最重要的實(shí)驗(yàn)證據(jù)是什么？判斷是否結(jié)晶最重要的實(shí)驗(yàn)證據(jù)是什么？ X- X-射線衍射射線衍射儀：衍射花樣、儀：衍射花樣、衍射曲線衍射曲線圖圖2 射線射入晶體的干涉衍射圖樣射線射入晶體的干涉衍射圖樣 x x射線是一種波長比可見光波長短很多倍的電磁波。射線是一種波長比可見光波長短很多倍的電磁波。x x射線射入晶體后，晶體中按一定周期重復(fù)排列的大量原射線射入晶體后，晶體中按一定周期重復(fù)排列的大量原子產(chǎn)生的次生子產(chǎn)生的次生x x射線會發(fā)生干涉現(xiàn)象。在某些方向上，當(dāng)射線會發(fā)生干涉現(xiàn)象。在某些方向上

4、，當(dāng)光程差恰好等于波長的整數(shù)倍時，干涉增強(qiáng)、稱作衍射，光程差恰好等于波長的整數(shù)倍時，干涉增強(qiáng)、稱作衍射，如圖所示如圖所示衍射條件：按布拉格方程式衍射條件：按布拉格方程式2d sin2d sin n n 當(dāng)入射當(dāng)入射x x射線波長一定時，對于粉末晶體，因?yàn)樵S多小的微射線波長一定時，對于粉末晶體，因?yàn)樵S多小的微晶具有許多不同的晶面取向，所以，可得到以樣品中心為共晶具有許多不同的晶面取向，所以，可得到以樣品中心為共同頂點(diǎn)的一系列同頂點(diǎn)的一系列x射線衍射線束，而錐形光束的光軸就是入射線衍射線束，而錐形光束的光軸就是入射射X射線方向，它的頂角是射線方向，它的頂角是4。如果照相底片垂直切割這一如果照相底片

5、垂直切割這一套圓錐面，將得到一系列同心圓，見右圖。如用圓筒形底片套圓錐面，將得到一系列同心圓，見右圖。如用圓筒形底片時，得到一系列圓弧。時，得到一系列圓弧。入射線入射線衍射線衍射線試樣試樣照相底片照相底片照相底片上的德拜環(huán)照相底片上的德拜環(huán)圖圖3（a）非晶態(tài)）非晶態(tài)PS的衍射花樣（的衍射花樣（b）晶態(tài)等規(guī)）晶態(tài)等規(guī)PS圖圖3可以看出，等規(guī)立構(gòu)可以看出，等規(guī)立構(gòu)PS既有清晰的衍射環(huán)既有清晰的衍射環(huán)（同心圓（同心圓德拜環(huán)），又有彌散環(huán)，而無規(guī)立德拜環(huán)），又有彌散環(huán)，而無規(guī)立構(gòu)構(gòu)PS僅有彌散環(huán)或稱無定形暈僅有彌散環(huán)或稱無定形暈等規(guī)立構(gòu)等規(guī)立構(gòu)PSPS既有尖銳的衍射峰，又有很鈍的衍射峰。既有尖銳的衍射

6、峰，又有很鈍的衍射峰。通常，結(jié)晶聚合物是部分結(jié)晶的或半結(jié)晶的多晶體，既通常，結(jié)晶聚合物是部分結(jié)晶的或半結(jié)晶的多晶體，既有結(jié)晶部分，又有非晶部分，個別例外有結(jié)晶部分，又有非晶部分，個別例外圖圖4等規(guī)等規(guī)PS的衍射曲線的衍射曲線BACED211220300410311330321222421(Ia)20強(qiáng)度強(qiáng)度22）晶體具有固定的熔點(diǎn)；）晶體具有固定的熔點(diǎn)；3）晶體具有各向異性）晶體具有各向異性;三、晶體結(jié)構(gòu)的基本概念三、晶體結(jié)構(gòu)的基本概念晶體的特性晶體的特性 1 1）晶體具有規(guī)則的幾何外形；）晶體具有規(guī)則的幾何外形；晶體的微觀結(jié)構(gòu)：晶體的微觀結(jié)構(gòu)：晶格：晶格：能抽象描述晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的空能抽象描述

7、晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的空間格子，叫晶格（或點(diǎn)陣）間格子，叫晶格（或點(diǎn)陣）晶格晶格晶胞和晶系晶胞和晶系晶胞：代表晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單位晶胞：代表晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單位(平行六面體平行六面體)a ab bg gabc晶胞參數(shù)：晶胞的邊長和夾角。晶胞參數(shù)：晶胞的邊長和夾角。七大晶系七大晶系SystemAxesAxial anglesCubic a=b=caa=b b=g g=90 Hexagonal a=b caa=g g=90 ; b b=120 Tetragonal a=b c a a=b b=g g=90 Rhombohedral a=b=caa=b b=gg90 Orthorhombic a b c

8、 a a=b b=g g=90 Monoclinic a b c aa=g g=90 ; bb90 Triclinic a b c abgabg90 立方晶系立方晶系六方晶系六方晶系四方晶系四方晶系三方晶系三方晶系正交晶系正交晶系單斜晶系單斜晶系三斜晶系三斜晶系 晶面和晶面指數(shù)晶面和晶面指數(shù)四、聚合物的晶體結(jié)構(gòu)四、聚合物的晶體結(jié)構(gòu)n等同周期等同周期( (或稱纖維周期或稱纖維周期) )：高分子晶體中，在：高分子晶體中，在 c c 軸軸方向化學(xué)結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)重復(fù)單元的距離。方向化學(xué)結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)重復(fù)單元的距離。一般將一般將分子鏈的方向定義為分子鏈的方向定義為 c c 軸軸, , 又稱為主軸又稱為主

9、軸n在晶態(tài)高分子中，分子鏈多采用分子內(nèi)能量最低的在晶態(tài)高分子中，分子鏈多采用分子內(nèi)能量最低的構(gòu)象，即孤立分子鏈在能量上最優(yōu)選的構(gòu)象。構(gòu)象，即孤立分子鏈在能量上最優(yōu)選的構(gòu)象。nPE的晶胞結(jié)構(gòu)的晶胞結(jié)構(gòu)Planar zigzag conformation通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算PE的等的等同周期同周期c=0.253nm,即每個即每個等同周期中含有一個結(jié)等同周期中含有一個結(jié)構(gòu)單元構(gòu)單元（排入到格子中（排入到格子中的質(zhì)點(diǎn)就是單體的重復(fù)的質(zhì)點(diǎn)就是單體的重復(fù)單元）單元）每一個晶胞中含有單每一個晶胞中含有單體單元的數(shù)目是體單元的數(shù)目是2正交晶系正交晶系nPP的晶胞結(jié)構(gòu)的晶胞結(jié)構(gòu)通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)

10、算PE的等的等同周期同周期c=0.65nm,相當(dāng)于相當(dāng)于三個單體單元轉(zhuǎn)了一圈三個單體單元轉(zhuǎn)了一圈形成的螺矩，形成的螺矩，即每個等即每個等同周期中含有三個結(jié)構(gòu)同周期中含有三個結(jié)構(gòu)單元單元每一個晶胞中含有單每一個晶胞中含有單體單元的數(shù)目是體單元的數(shù)目是12單斜晶系單斜晶系 由于結(jié)晶條件的變化，引起分子鏈構(gòu)象的變化或者鏈由于結(jié)晶條件的變化，引起分子鏈構(gòu)象的變化或者鏈堆積方式的改變，則一種聚合物可以形成幾種不同的晶堆積方式的改變，則一種聚合物可以形成幾種不同的晶體。聚乙烯的穩(wěn)定晶型是正交晶系，拉伸時則可形成三體。聚乙烯的穩(wěn)定晶型是正交晶系，拉伸時則可形成三斜或單斜晶系。斜或單斜晶系。 其他在結(jié)晶中分子

11、鏈取其他在結(jié)晶中分子鏈取平面鋸齒形構(gòu)象平面鋸齒形構(gòu)象的聚合物還的聚合物還有有脂肪族聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇脂肪族聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇等。等。 實(shí)驗(yàn)證明，實(shí)驗(yàn)證明，等規(guī)等規(guī)PPPP的分子鏈呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，的分子鏈呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，注意注意n晶胞密度：晶胞密度：cAMZN V其中其中: M-結(jié)構(gòu)單元分子量結(jié)構(gòu)單元分子量 Z-單位晶胞中單體單位晶胞中單體(即鏈結(jié)構(gòu)單元即鏈結(jié)構(gòu)單元)的數(shù)目的數(shù)目 V-晶胞體積晶胞體積 NA-為阿佛加德羅常數(shù)為阿佛加德羅常數(shù)高分子結(jié)晶的特點(diǎn)高分子結(jié)晶的特點(diǎn)1 1、晶胞由鏈鍛組成、晶胞由鏈鍛組成2 2、高分子鏈在多數(shù)情況下以折疊鏈片晶形態(tài)構(gòu)成高、高分子鏈在多數(shù)情況下以折疊鏈片晶

12、形態(tài)構(gòu)成高分子晶體分子晶體3 3、高分子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)重復(fù)單元有時與其化學(xué)重、高分子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)重復(fù)單元有時與其化學(xué)重復(fù)單元不相同。復(fù)單元不相同。4 4、結(jié)晶不完善、結(jié)晶不完善5 5、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及多重性、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及多重性五、高分子的結(jié)晶形態(tài)五、高分子的結(jié)晶形態(tài)單晶、多晶、非晶、準(zhǔn)晶的概念：單晶、多晶、非晶、準(zhǔn)晶的概念：區(qū)別的依據(jù)區(qū)別的依據(jù)： 質(zhì)點(diǎn)數(shù)目一定質(zhì)點(diǎn)數(shù)目一定距離一定距離一定在空間的排列方式一定在空間的排列方式一定長程有序：長程有序：短程有序：短程有序：秩序；包括三個方面秩序；包括三個方面指圍繞某一質(zhì)點(diǎn)的最鄰近質(zhì)點(diǎn)的配置有一定指圍繞某一質(zhì)點(diǎn)的最鄰近質(zhì)點(diǎn)的配置有一定指質(zhì)點(diǎn)在一定的方

13、向上，每隔一定的距離，指質(zhì)點(diǎn)在一定的方向上，每隔一定的距離，周期性的重復(fù)出現(xiàn)的規(guī)律。周期性的重復(fù)出現(xiàn)的規(guī)律。物質(zhì)內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)（分子、原子、離子）在空間的物質(zhì)內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)（分子、原子、離子）在空間的排列是否具有短程有序性長程有序性。排列是否具有短程有序性長程有序性。晶體：固體物質(zhì)內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)既是短程有序又是長程有序的；晶體：固體物質(zhì)內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)既是短程有序又是長程有序的；單晶單晶：短程有序性和長程有序貫穿整塊晶體；：短程有序性和長程有序貫穿整塊晶體； 外觀：多面體、規(guī)則外形且各相異性外觀：多面體、規(guī)則外形且各相異性多晶多晶：整個晶體有多個取向不同的晶粒（單晶）組成：整個晶體有多個取向不同的晶粒（單晶）組

14、成, , 外觀：無多面體的規(guī)則外形且各向同性外觀：無多面體的規(guī)則外形且各向同性非晶：非晶：只具有近似的短程有序而不具有長程有序的只具有近似的短程有序而不具有長程有序的固體固體10埃埃20埃存在著幾個鏈段的局部的平行排列；埃存在著幾個鏈段的局部的平行排列；高分子鏈的形態(tài)是相互穿透的高分子鏈的形態(tài)是相互穿透的準(zhǔn)晶：結(jié)構(gòu)的有序性介于理想晶體和液體之間，屬于晶準(zhǔn)晶：結(jié)構(gòu)的有序性介于理想晶體和液體之間，屬于晶體的范疇。體的范疇。4. 4. 纖維狀晶體：纖維狀晶體：生成條件：生成條件：高聚物熔體被拉伸或受到剪切力作用高聚物熔體被拉伸或受到剪切力作用高分子溶液是流動的高分子溶液是流動的高分子溶液在攪拌狀態(tài)下

15、高分子溶液在攪拌狀態(tài)下該晶體是由交錯連接的伸展高分該晶體是由交錯連接的伸展高分子鏈所構(gòu)成，其長度大大超過高子鏈所構(gòu)成，其長度大大超過高分子鏈的長度分子鏈的長度5. 5. 伸直鏈晶體：伸直鏈晶體：生成條件：生成條件：polymerpolymer在高溫高壓（如擠出）下結(jié)晶在高溫高壓（如擠出）下結(jié)晶在晶體中，高分子鏈完全伸展，平行規(guī)整排列，晶片厚度在晶體中，高分子鏈完全伸展，平行規(guī)整排列，晶片厚度于分子鏈長度相當(dāng)于分子鏈長度相當(dāng)高溫高壓下高溫高壓下得到的得到的PEPE伸伸直鏈晶體直鏈晶體Needle-like extended chain crystal of POMExtended chain c

16、rystal of PE熱力學(xué)上最穩(wěn)定的晶體熱力學(xué)上最穩(wěn)定的晶體聚乙烯在聚乙烯在226于于4800大氣壓下結(jié)晶大氣壓下結(jié)晶8小時得到的小時得到的伸直鏈晶：伸直鏈晶：晶體的熔點(diǎn)為晶體的熔點(diǎn)為140.1；結(jié)晶度達(dá)；結(jié)晶度達(dá)97%；密度為密度為0.9938克克/厘米厘米3；伸直鏈長度達(dá)；伸直鏈長度達(dá)3103nm那么，通常情況下的聚合物結(jié)晶都是那么，通常情況下的聚合物結(jié)晶都是一種亞穩(wěn)態(tài)。一種亞穩(wěn)態(tài)。6. 6. 串晶（多晶）串晶（多晶） Shish-kebab structure 在溶液中邊在溶液中邊攪拌邊結(jié)晶攪拌邊結(jié)晶脊纖維：伸直鏈構(gòu)成脊纖維：伸直鏈構(gòu)成附晶：折疊連構(gòu)成附晶：折疊連構(gòu)成n樹枝狀晶樹枝狀

17、晶Dendritic crystaln溶液濃度較大溶液濃度較大(一般為一般為0.010.1%)，溫度較低的條件下結(jié)晶時，高，溫度較低的條件下結(jié)晶時，高分子的擴(kuò)散成為結(jié)晶生長的控制因素，此時在突出的棱角上要比其分子的擴(kuò)散成為結(jié)晶生長的控制因素，此時在突出的棱角上要比其它鄰近處的生長速度更快，從而傾向于樹枝狀地生長，最后形成樹它鄰近處的生長速度更快，從而傾向于樹枝狀地生長，最后形成樹枝狀晶體。枝狀晶體。PEPEO 兩相結(jié)構(gòu)兩相結(jié)構(gòu) 模型模型 插線板插線板 模型模型折疊鏈折疊鏈模型模型六、晶態(tài)高聚物的結(jié)構(gòu)模型六、晶態(tài)高聚物的結(jié)構(gòu)模型1. 1. 兩相結(jié)構(gòu)模型兩相結(jié)構(gòu)模型2. 2. 折疊鏈模型折疊鏈模型

18、3. 3. 插線板模型（插線板模型（floryflory提出）提出）結(jié)晶度結(jié)晶度：試樣中結(jié)晶部分的重量百分?jǐn)?shù)或試樣中結(jié)晶部分的重量百分?jǐn)?shù)或體積百分?jǐn)?shù)。體積百分?jǐn)?shù)。重量百分?jǐn)?shù)重量百分?jǐn)?shù) %wwwxaccwc100 %vvvxaccvc100七、七、 結(jié)晶度的測定結(jié)晶度的測定 w重量重量 v體積體積 ccrystalline（結(jié)晶）（結(jié)晶） aamorphous（無定形）（無定形）體積百分?jǐn)?shù)體積百分?jǐn)?shù)caca1.1.密度法密度法avccvc)x(x1acaxvc 試樣的密度等于晶區(qū)和非晶區(qū)密度的線性加和體積結(jié)晶度awccwc)vx(vxv 1)()(acacvvvvxcaawc 試樣的比容等于晶區(qū)

19、和非晶區(qū)密度的線性加和2. X X射線衍射法射線衍射法%100caccKAAAx（Differential scanning calorimetry - DSCDSC sensor3.3.量熱法量熱法(DSC）0HHxc H：樣品熔融熱樣品熔融熱0H：完全結(jié)晶樣品的熔融熱完全結(jié)晶樣品的熔融熱晶粒尺寸和片晶厚度晶粒尺寸和片晶厚度2.3 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)聚合物非晶態(tài)聚合物: :完全不結(jié)晶的聚合物完全不結(jié)晶的聚合物1.1.鏈結(jié)構(gòu)的規(guī)整性差，不能結(jié)晶。鏈結(jié)構(gòu)的規(guī)整性差，不能結(jié)晶。2.2.鏈結(jié)構(gòu)具有一定的規(guī)整性，可以結(jié)晶，但結(jié)鏈結(jié)構(gòu)具有一定的規(guī)整性，可以結(jié)晶，但結(jié)晶速度十分緩慢，在通常的冷卻速度下得不晶

20、速度十分緩慢，在通常的冷卻速度下得不到可觀的結(jié)晶。到可觀的結(jié)晶。3.3.鏈結(jié)構(gòu)雖然具有規(guī)整性，常溫下呈現(xiàn)高彈態(tài)，鏈結(jié)構(gòu)雖然具有規(guī)整性，常溫下呈現(xiàn)高彈態(tài)，低溫時才形成結(jié)晶。低溫時才形成結(jié)晶。無規(guī)線團(tuán)模型無規(guī)線團(tuán)模型Flory 50年代提出非晶態(tài)聚年代提出非晶態(tài)聚合物呈現(xiàn)無規(guī)線團(tuán)狀態(tài)合物呈現(xiàn)無規(guī)線團(tuán)狀態(tài)。70年代得到了直接的實(shí)驗(yàn)?zāi)甏玫搅酥苯拥膶?shí)驗(yàn)證據(jù)。證據(jù)。 局部有序模型局部有序模型1972年年Yeh兩相球粒模型兩相球粒模型,認(rèn)為非晶聚合物中具有認(rèn)為非晶聚合物中具有310nm范圍的局部有序范圍的局部有序性。性。小角中子散射本體和小角中子散射本體和 溶溶劑中的均方旋轉(zhuǎn)半徑相同劑中的均方旋轉(zhuǎn)半徑相同

21、非晶態(tài)聚合物密度要比非晶態(tài)聚合物密度要比無規(guī)線團(tuán)計(jì)算的密度高無規(guī)線團(tuán)計(jì)算的密度高TEM形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察,球球粒結(jié)構(gòu)粒結(jié)構(gòu)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型非晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型2.4 高分子液晶高分子液晶一、液晶的化學(xué)結(jié)構(gòu)一、液晶的化學(xué)結(jié)構(gòu)二、高分子液晶二、高分子液晶Side-chain LCPMainly used as functional materials BackboneMesogen Spacer側(cè)鏈型液晶側(cè)鏈型液晶1.溶致液晶溶致液晶：一定濃度的溶液中呈現(xiàn)液晶性的物質(zhì)。一定濃度的溶液中呈現(xiàn)液晶性的物質(zhì)。如：核酸，蛋白質(zhì)，芳族聚酰胺和聚芳雜環(huán)等。如：核酸，蛋白質(zhì)，芳族聚酰胺和聚芳雜環(huán)等。2.熱致液晶熱

22、致液晶：一定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)液晶性的物質(zhì)。如：一定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)液晶性的物質(zhì)。如： 聚芳酯聚芳酯3.感應(yīng)液晶感應(yīng)液晶：外場（力，電，磁，光等）作用下進(jìn)入外場（力，電，磁，光等）作用下進(jìn)入液晶態(tài)的物質(zhì)液晶態(tài)的物質(zhì) - PE under high pressure。4.流致液晶流致液晶：通過施加流動場而形成液晶態(tài)的物質(zhì)通過施加流動場而形成液晶態(tài)的物質(zhì) -聚對苯二甲酰對氨基苯甲酰肼。聚對苯二甲酰對氨基苯甲酰肼。 三、液晶的分類三、液晶的分類按照液晶有序性質(zhì)的不同：按照液晶有序性質(zhì)的不同： 1. 向列相向列相 2. 近晶相近晶相 3. 膽甾相膽甾相 Nematic LC向列相向列相Smectic LA近

23、晶相近晶相ACholesteric LC膽甾膽甾1. 向列相向列相(N相相) Fig. Schematic diagrams of nematic organization of molecules and the fiber patterns of WAXD 1.向列相向列相（Nematic）只具有分子取向有序只具有分子取向有序性，是唯一沒有平移性，是唯一沒有平移有序的液晶，是有序有序的液晶，是有序性最低的液晶相，具性最低的液晶相，具有很高的流動性。有很高的流動性。膽甾相膽甾相的一般含手性分子，的一般含手性分子，手性的存在使鄰近分子的排列發(fā)生手性的存在使鄰近分子的排列發(fā)生扭曲，形成尺寸很大的

24、螺旋結(jié)構(gòu)，分子分層排布。扭曲，形成尺寸很大的螺旋結(jié)構(gòu)，分子分層排布。3. 膽甾相膽甾相四、液晶態(tài)的表征四、液晶態(tài)的表征液晶的應(yīng)用液晶的應(yīng)用2.5 聚合物的取向結(jié)構(gòu)聚合物的取向結(jié)構(gòu)加工成型時可以利用分子鏈取向和鏈段取向速度的不同，加工成型時可以利用分子鏈取向和鏈段取向速度的不同，用慢的取向過程使整個高分子鏈得到良好的取向，以達(dá)用慢的取向過程使整個高分子鏈得到良好的取向，以達(dá)到提高纖維的拉伸強(qiáng)度到提高纖維的拉伸強(qiáng)度, ,而后再用快的過程使鏈段解取而后再用快的過程使鏈段解取向，使具有彈性向，使具有彈性。四、取向的意義和應(yīng)用四、取向的意義和應(yīng)用當(dāng)粘膠絲自噴絲口噴入酸性介質(zhì)時，粘膠絲開始凝固，當(dāng)粘膠絲自

25、噴絲口噴入酸性介質(zhì)時，粘膠絲開始凝固，于凝固未完全的溶脹態(tài)和較高溫度下進(jìn)行拉伸，于凝固未完全的溶脹態(tài)和較高溫度下進(jìn)行拉伸，以粘膠絲為例以粘膠絲為例此時高聚物仍有顯著的流動性，可以獲得此時高聚物仍有顯著的流動性，可以獲得整鏈的取向整鏈的取向，然后，然后在很短的時間內(nèi)用熱空氣和水蒸汽很快地吹一下，在很短的時間內(nèi)用熱空氣和水蒸汽很快地吹一下，使鏈段解使鏈段解取向，消除內(nèi)部應(yīng)力取向，消除內(nèi)部應(yīng)力。這樣得到的粘膠纖維是比較理想的，。這樣得到的粘膠纖維是比較理想的，熱處理的溫度和時間要恰當(dāng)，以便使鏈段解取向而整鏈不解熱處理的溫度和時間要恰當(dāng)，以便使鏈段解取向而整鏈不解取向。如果熱處理時間過長，整鏈也會解取

26、向而使纖維喪失取向。如果熱處理時間過長，整鏈也會解取向而使纖維喪失強(qiáng)度。熱處理的另一個重要作用是減小纖維的沸水收縮率。強(qiáng)度。熱處理的另一個重要作用是減小纖維的沸水收縮率。如果纖維未經(jīng)熱處理，被拉直了的鏈段有強(qiáng)烈的蜷曲傾向，如果纖維未經(jīng)熱處理，被拉直了的鏈段有強(qiáng)烈的蜷曲傾向，纖維在受熱或使用過程中就會自動收縮，這樣織物便會變形。纖維在受熱或使用過程中就會自動收縮，這樣織物便會變形。經(jīng)熱處理過的纖維，其鏈段己發(fā)生蜷曲的，在使用過程中不經(jīng)熱處理過的纖維，其鏈段己發(fā)生蜷曲的，在使用過程中不會變形。會變形。塑料，采用雙軸拉伸或吹塑塑料，采用雙軸拉伸或吹塑雙軸拉伸：將熔融擠出的片狀高聚物材料，在適當(dāng)?shù)臏囟?/p>

27、雙軸拉伸：將熔融擠出的片狀高聚物材料，在適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下，沿互相垂直的兩個方向拉伸，結(jié)果使制品的面積條件下，沿互相垂直的兩個方向拉伸，結(jié)果使制品的面積增大而厚度減小，最后成膜。取向的結(jié)果提高了膜的抗撕增大而厚度減小，最后成膜。取向的結(jié)果提高了膜的抗撕裂性裂性吹塑是將高聚物擠出成管狀，同時由管芯吹入壓縮空氣，吹塑是將高聚物擠出成管狀，同時由管芯吹入壓縮空氣，同時在縱向進(jìn)行牽伸，使管狀物料迅速膨大，厚度減小而同時在縱向進(jìn)行牽伸，使管狀物料迅速膨大，厚度減小而成膜。成膜。2.6 聚合物的織態(tài)結(jié)構(gòu)聚合物的織態(tài)結(jié)構(gòu) 通過共混可帶來多方面的好處：通過共混可帶來多方面的好處：（1）改善高分子材料的機(jī)械性能；

28、）改善高分子材料的機(jī)械性能；（2）提高耐老化性能；）提高耐老化性能；（3）改善材料的加工性能；）改善材料的加工性能；（4）有利于廢棄聚合物的再利用。）有利于廢棄聚合物的再利用。 共混與共聚相比，工藝簡單共混與共聚相比，工藝簡單高分子合金的制備方式：高分子合金的制備方式：聚合物共混物聚合物共混物接枝共聚物接枝共聚物嵌段共聚物嵌段共聚物半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)高分子合金的制備方法高分子合金的制備方法1.物理共混：物理共混： 機(jī)械共混機(jī)械共混 溶液共混溶液共混 乳液共混乳液共混 2.化學(xué)共混化學(xué)共混 ：溶液接枝共混：溶液接枝共混 熔融接枝共混熔融接枝共混 嵌段共混

29、嵌段共混 根據(jù)二相根據(jù)二相“軟軟”、“硬硬”情況可以分四類：情況可以分四類：a 分散相軟（橡膠）分散相軟（橡膠）-連續(xù)相硬（塑料）連續(xù)相硬（塑料） 例如：橡膠增強(qiáng)塑料（例如：橡膠增強(qiáng)塑料（ABS、HIPS）b 分散相硬分散相硬-連續(xù)相軟連續(xù)相軟 例如：熱塑性彈性體（例如：熱塑性彈性體（SBS）c 分散相軟分散相軟-連續(xù)相軟連續(xù)相軟 例如：天然橡膠與合成橡膠共混例如：天然橡膠與合成橡膠共混d 分散相硬分散相硬-連續(xù)相硬連續(xù)相硬 例如：例如：PE改性改性PC應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例1 最早利用共混改性的是聚苯乙烯，把天然最早利用共混改性的是聚苯乙烯，把天然橡膠混入聚苯乙烯，制成了改性聚苯乙烯，橡膠混入聚苯

30、乙烯，制成了改性聚苯乙烯，改變了聚苯乙烯的脆性，使它變得更為堅(jiān)改變了聚苯乙烯的脆性，使它變得更為堅(jiān)韌和耐沖擊韌和耐沖擊.應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例2 大量的聚氯乙烯中加入少量丁腈橡膠，不加大量的聚氯乙烯中加入少量丁腈橡膠，不加增塑劑，像軟聚氯乙烯一樣的共混物。增塑劑，像軟聚氯乙烯一樣的共混物。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：丁腈橡膠不揮發(fā)，不滲出，比通用的增丁腈橡膠不揮發(fā)，不滲出，比通用的增塑劑要好。耐油、耐磨、耐老化、低溫下不塑劑要好。耐油、耐磨、耐老化、低溫下不發(fā)脆發(fā)脆應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例3 聚碳酸酯是一種性能優(yōu)良的工程塑料，但它聚碳酸酯是一種性能優(yōu)良的工程塑料，但它存在著內(nèi)應(yīng)力大、不耐有機(jī)溶劑、在水蒸存在著內(nèi)應(yīng)力大、不耐有機(jī)溶劑、在水蒸氣和熱水中易水解等缺點(diǎn)。氣和熱水中易水解等缺點(diǎn)。 如果聚碳酸酯和聚乙烯共混，制得的改性聚如果聚碳酸酯和聚乙烯共混，制得的改性聚