第二章-高分子的聚集态结构.ppt

聚合物的液晶态 8.1 高分子液晶形成的结构条件 聚合物要形成液晶，必须满足以下条件： （i）分子链具有刚性或一定刚性，并且分子的长度与宽度之比R>>1，即分子是棒状或接近于棒状的构象。 （ii）分子链上含有苯环或氢键等结构； （iii）若形成胆甾型液晶还必须含有不对称碳原子。 按液晶基元在分子链中的位置，高分子液晶分为主链型和侧链型两种。 聚合物的液晶态 ? 高分子液晶的分类: 按液晶基元在分子链中的位置，高分子液晶分为主链型和侧链型两种。 ? 高分子液晶的分类: Mesogen Spacer Backbone Mesogen Spacer 根据形成条件的不同分为： 热致性液晶：受热熔融形成各向异性熔体； 溶致性液晶：溶于某种溶剂而形成各向异性的溶液。 聚合物的液晶态 ? 高分子液晶的分类: b a 热致液晶的相转变——DSC曲线 熔点 清亮点 熔点 清亮点 液晶 液晶 晶体 熔体 晶体 熔体 高分子液晶按结构分为三种不同的结构类型：近晶型、向列型和胆甾型。 近晶型 （i）近晶型：棒状分子通过垂直于分子长轴方向的强相互作用，互相平行排列成层状结构，分子轴垂直于层面。棒状分子只能在层内活动。 8.2 高分子液晶的分类: 聚合物的液晶态 近晶相 (smectic) 有位置序和方向序，但在层内无序 6.3 取向度 ? 参数 平行 无规 一般情况 <cos2?> 1 1/3 1/3~1 f 1 0 0~1 取向方向 分子链主轴方向 取向角?示意图 Orientation function 取向函数 取向函数值 测定取向的最重要方法是双折射法。双折射定义为平行于取向方向的折射率n∥与垂直方向的折射率n⊥之差。双折射Δn（＝n∥－n⊥）的大小反映取向的程度。 双折射取向度： 由于实验中完全取向的样品不易得到，往往以实验结果的最大双折射值Δnmax计算取向度。 双折射取向度测定取向度的方法很多，除上述光学方法外还有声速法、X光衍射法、SALS、红外二向色性法等。由于高分子中有不同的取向单元，因而采用不同的测定方法，所得结果的意义和数值往往是不同的。 6.4 取向研究的应用 纺丝时拉伸使纤维取向度提高后，虽然抗张强度提高 ，但是由于取向过度，分子排列过于规整，分子间相互作用力太大，分子的弹性却太小了，纤维变得僵硬、脆。为了获得一定的强度和一定的弹性的纤维，可以在成型加工时利用分子链取向和链段取向速度的不同，用慢的取向过程使整个分子链获得良好的取向，以达到高强度，然后再用快的过程使链段解取向，使之具有弹性。 工艺： 纤维在较高温度下（粘流态）牵伸，因高聚物具有强的流动性，可以获得整链取向，冷却成型后，在很短时间内用热空气和水蒸气很快吹塑一下，使链段解取向收缩（这一过程叫“热处理”）以获取弹性。未经热处理的纤维在受热时就会变形（内衣，汗衫）。 作业 结晶主要影响聚合物的哪些性能？ 说明何为结晶与取向，指出二者的区别。 取向的类型有哪些？其机理是什么？ 第七节 共混高聚物的织态结构 7.1 概念 7.2 聚集态特点 7.3 性能影响 聚合物的共混 所谓共混聚合物(polymer blend)是通过简单的工艺过程把两种或两种以上的均聚物或共聚物或不同分子量、不同分子量分布的同种聚合物混合而成的聚合物材料，也称聚合物合金。 通过共混可以获得原单一组分没有的一些新的综合性能，并且可通过混合组分的调配（调节各组分的相对含量）来获得适应所需性能的材料。 共混与共聚的作用相类似，共混是通过物理的方法把不同性能的聚合物混合在一起；而共聚则是通过化学的方法把不同性能的聚合物链段连在一起。 7.1 高聚物共混体系的概念 分类： 1 高分子-增塑剂体系（增塑高聚物） 增塑剂能降低加工温度，特别对于加工温度接近于分解温度的高聚物，通过调节增塑剂用量可以获得一系列由软到硬的产品。 从聚集态结构来看，该体系一般可看作是高分子与增塑剂互溶的浓溶液，是均相体系。 2 高分子-填充剂体系（增强高聚物或复合材料） 碳黑补强橡胶的成功，标志着复合材料的开始。50年代以后复合材料的领域突飞猛进。60年代后又出现高级复合材料。以高分子树脂、金属等为基体，加进去玻璃纤维、碳纤维、硼纤维等 …… 获得具有优异性能的复合材料。 这种体系无疑是非均相的。 3 高分子-高分子体系（共混高聚物blend） 这个体系与冶金工业的合金很相似，所以又叫高分子合金（polymer alloy）。 高分子合金在60年代达到高潮，通过物理或化学的方式将已有的高分子材料进行剪裁加工，制成两种或多种高分子的复合体系，这是极为丰富