工学聚合物的凝聚态结构.pptxVIP

第二章 聚合物的凝聚态结构;;2.1聚合物内聚能Cohesive energy和内聚能密度Cohesive energy density; CED<300焦/厘米3 的高聚物都是非极性高聚物，可用作橡胶； CED> 400焦/厘米3的高聚物由于分子链上有强极性基团，或者分子链间能形成氢键，分子间作用力大，可做纤维材料或工程塑料； CED在300－400焦/厘米3之间的高聚物分子间力适中，适合作塑料使用。;2.2 晶态结构Crystalline structure ;2.2.1 晶体结构的基本概念;;其中: M是结构单元分子量; Z为单位晶胞中单体(即链结构单元)的数目; 单位晶胞中所含链数 V为晶胞体积; NA为阿佛加德罗常数 PE：以z＝2代入上式可得 ρc ＝1.00g/ml， 而实测的聚乙烯密度， ρ= 0.92~0.96g/cm3。;2.2.2聚合物的结晶形态; (1) 单晶（single crystal）;;（2）球晶 Spherulite;α负球晶的法向片晶少且比径向片晶薄;电镜观察的球晶结构;The growth of spherulites;控制球晶大小的方法：;其他结晶形态;串晶;2.2.3高分子聚集态结构的模型;1. 缨状模型;2. 折叠链模型;3. Flory 插线板模型;2.2.4 结晶度的测定;(i) 体积结晶度;（2） X射线衍射法 Wide-angle X-ray diffraction (WAXD);（3） 差式扫描量热法Differential scanning calorimetry - DSC;Typical DSC curve;结晶度对聚合物性能的影响 ;结晶度对聚合物性能的影响 ;2.2.5 晶粒尺寸和片晶厚度;2.3 非晶态结构Amorphous phase ;无规线团模型;液晶 Liquid Crystal;液晶的历史;2;棒状分子 (长径比大于4);液晶的基本概念;; 根据介晶基元在液晶高分子中的存在方式不同可分为有以下一些类型： 1.主链型液晶高分子 2.侧链液晶高分子 3.腰接型侧链液晶高分子 4.混合型液晶高分子 5.星形液晶高分子 6.树枝状液晶高分子 我国科学家周其凤首先提出了“甲壳型液晶高分子”的概念，并做了大量的研究。;按呈现液晶态的形成条件分类： 1.溶致液晶（lytropic)：一定浓度的溶液中呈现液晶性的物质。如：核酸，蛋白质，芳族聚酰胺PBT, PPTA (Kevlar) 和聚芳杂环PBZT, PBO等。 2.热致液晶（thermotropic)：一定温度范围内呈现液晶性的物质。如： 聚芳酯Xydar, Vector, Rodrum。 3.感应液晶：外场（力，电，磁，光等）作用下进入液晶态的物质 ---- PE under high pressure。 4.流致液晶：通过施加流动场而形成液晶态的物质 ----聚对苯二甲酰对氨基苯甲酰肼。 ;1. 向列相(N相) ;2. 近晶相（ SA相和SC相)）; 3.胆甾相的一般含手性分子，手性的存在使邻近分子的排列发生扭曲，形成尺寸很大的螺旋结构。分子分层排布，指向矢连续的扭曲。;(4);1. 液晶的光学性质和织构（PLM）;A、纹影织构(Schlieren texture)，是向列相液晶的典型织构，暗区叫黑刷子，是内部材料光轴与起偏或检偏方向平行产生的消光，代表分子平行或垂直偏振方向排列。 ;B、焦锥织构（focal conic texture) 近晶SA和SC相都能产生焦锥织构，特别是SA相。较完善的焦锥常以扇形出现，故又称扇形织构，不完善的焦锥称之为破碎焦锥或破碎扇形织构。 ;C、镶嵌织构(mosaic texture) 它出现在高有序液晶相中，可以是平面取向织构也可以是直立取向织构。;D、指纹织构（Fingerprint texture ）是胆甾相的一个典型织构。胆甾相一般存在手性分子，手性的存在使分子间的排列发生扭曲，形成尺寸很大的螺旋结构，螺距足够大时，胆甾相常呈现层线织构，当层线发育受阻时则表现为指纹织构。 ; ;Temperature dependent X-ray diffraction traces during of the copolymer 50BP/ 50CH/100BF heating process at the scanning rate of 1℃/min;;;Temperature-dependent behavior of the C=O and C=C stretching