3高分子的凝聚态结构.ppt

凝聚态(聚集态)与相态 凝聚态：物质的物理状态, 是根据物质的分子运动在宏观力学性能上的表现来区分的, 通常包括固、液、气体（态），称为物质三态 相态：物质的热力学状态，是根据物质的结构特征和热力学性质来区分的，包括晶相、液相和气相（或态） 一般而言，气体为气相，液体为液相，但固体并不都是晶相。如玻璃(固体、液相-过冷的液体) PTFE聚四氟乙烯的H136 螺旋结构 3.2.3聚合物的结晶形态和研究方法 3.2.3高聚物的结晶形态 3.2.3.2 球晶 光学显微镜和电子显微镜 控制球晶大小的方法： （1） 控制形成速度：将熔体急速冷却（在较低的温度范围），生成较小的球晶；缓慢冷却，则生成较大的球晶。 （2）采用共聚的方法：破坏链的均一性和规整性，生成较小球晶。 （3）外加成核剂：可获得小甚至微小的球晶。 3.2.3.3树枝状晶 3.2.3.3纤维状晶和串晶 3.2.3.3伸直链片晶 3.3晶态高聚物的结构模型 3.3.2折叠链模型 3.3.3松散折叠链模型 3.3.4隧道-折叠链模型 3.3.5插线板模型--无规连接 3.4高聚物的结晶度及其与工艺和性能的关系 3.4.2.1密度法 3.4.2.3 量热法 3.4.2.4红外光谱法 3.5 高聚物的结晶过程及动力学 分子链的对称性越高, 规整性越好, 越容易规则排列形成高度有序的晶格 3.5.1.2共聚结构对结晶的影响 3.5.1.3分子链柔性对结晶的影响 （1）热台偏光显微镜法 （2） 膨胀计方法 （3）光学解偏振法 3.5.3 Avrami方程–高聚物（等温）结晶动力学方程 3.5.4 影响结晶速率的因素 结晶温度对结晶速度的影响 成核过程: 涉及晶核的形成与稳定; 温度越高, 分子链的聚集越不容易, 而且形成的晶核也不稳定. 因此, 温度越高, 成核速度越慢 生长过程: 涉及分子链向晶核扩散与规整堆砌; 温度越低, 分子链(链段)的活动能力越小, 生长速度越慢 总结晶速度: 在Tg-Tm之间可以结晶, 但结晶速度有低温时受生长过程控制, 在高温时受成核过程控制, 存在一个最大结晶速度温度 结晶过程控制 ?-氨基酸熔点随主链间碳原子数目的增加呈锯齿形曲线下降 3.6.4.2分子链的刚性--降低熔融熵?Sm 分子链的刚性对熔点的影响 侧基体积增加，熔点升高 3.6.4.3 分子链的对称性和规整性 Kevlar fiber - 成功的范例（芳香尼龙） 3.6.4.4 分子量 3.6.5 其他因素对熔点的影响 3.7.1非晶态高聚物 相容性的判别方法 分子在一个方向取向，平行排列，不分层次，分子沿取向方向可互相穿越，只有一维有序性（只有方向序无位置序） 液晶的同素异晶即液晶晶型，指液晶晶核在空间的排列（液晶的物理结构），类似晶体的晶系和晶格 3.9.3液晶的光学织构和液晶相分类 3.9.3.1完全没有平移有序--向列相（N相） 显示器几乎都使用该液晶 除沿取向方向有序外，还沿某一方向的平移有序，从而形成层状结构。各层内分子只能在本层内活动，二维有序性（有方向序和位置序） 3.9.3.2一维平移有序（层状液晶）--近晶相（S相） 近晶A（SA）相，分子倾向于垂直层面排列，光学上是单轴 近晶C（SC）相，分子与层法线有一角度，光学上是双轴 包括胆甾相Ch和手征性近晶相， ，二维有序性 3.9.3.3手征性液晶-含不对称碳原子 胆甾型液晶是分子层重叠形成的，每一分子层内分子统一取向，而每一分子层内分子的取向又绕着与分子层垂直的轴逐次扭转一定的角度（扭转的向列型）。扭转角为360°时的距离，称为螺距 由于液晶中扭转的分子层的作用，当白色光经过胆甾型液晶时，反射光发生色散，透射光发生偏振旋转，使其具有彩虹般的颜色。这种颜色会由于温度的微小变化和某些痕量元素的存在而变化。利用这种特性，小分子胆甾型液晶已成功地用于测定精密温度和对某些化学药品痕量的检测 构成上面三种液晶的分子其刚性部分均呈长棒型，还有一类液晶是由刚性部分呈盘型的分子形成。 3.9.3.4盘状液晶相 一种物质不一定只有一种液晶态，随着温度的升高，可以从一种液晶态转变为另一种液晶态，一般情况下，由较高的有序态转变为较低的有序态。 结晶?→?近晶型→ 向列型→各向同性液体 或结晶→ 近晶型→ 胆甾型→ 各向同性液体 完全刚性的高分子，熔点很高，通常不出现热致液晶，而可以在适当溶剂中形成溶致液晶 3.9.4高分子结构对液晶行为的影响 （1）主链型液晶高分子 在主链液晶基元之间引入柔性链段，增加了链的柔性（半刚性主链），可能呈现热致液晶行为；但柔性链段含量太大，最终会导致不能形成液晶 ①柔性间隔段；柔性间隔段的引入，可以降低高分子主链对液晶基元排列与取向的限制，有利于液晶的形成与稳定 3