高分子取向结构完整版.ppt

四、取向方式 1、单轴取向 材料只沿一个方向拉伸，长度增加，厚度和宽度减少，大分子链或链段沿拉伸方向择优取向 单轴取向——纤维 Z 新版课件 * 双轴取向——薄膜 Z 2、双轴取向 材料沿两个垂直的方向拉伸，面积增加，厚度减少，大分子链或链段倾向于与拉伸平面平行排列。 新版课件 * 五、取向研究的应用 1、合成纤维的生产 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，然后再用快的取向过程使链段解取向，使之具有弹性。 新版课件 * * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 高分子的取向态结构 新版课件 * 目 录 一、聚合物的取向 四、取向方向 五、取向研究的应用 二、取向机理 三、取向特点 新版课件 * 一、聚合物的取向 1. 取向：在外力作用下，高分子链、链段以及结晶高聚物的晶片、晶带沿外力作用方向择优排列。 新版课件 * 2. 取向态和结晶态 相同：都与高分子有序性相关，是熵减小的 过程 相异：取向态是一维或二维有序，结晶态是三维 有序； 取向是相对稳定的非热力学平衡态， 结晶为热力学平衡态； 取向为非自发过程，结晶为自发过程 新版课件 * 3 取向单元 非晶态高聚物 晶态高聚物 分子链作为单元：分子链沿外力方向平行排列，但链段未必取向（粘流态时） 晶片，晶粒，晶带（晶区） 分子链，链段（非晶区） 链段：链段取向，分子链可能仍然杂乱无章（高弹态） 新版课件 * 非晶态高聚物取向 晶态高聚物在拉伸取向中的结构变化 新版课件 * 二、取向机理 取向过程是分子在外力作用下的有序化过程。外力除去后，分子热运动使分子趋向于无序化，即称为解取向过程。同时取向的过程是在外力作用下运动单元运动的过程。必须克服高聚物内部的粘滞阻力，因而完成取向过程要一定的时间。 新版课件 * （1）链段取向：通过单键的内旋转引起的链段运动来完成，这种取向在玻璃化温度以上就可以进行。 （2）分子链取向：通过各链段的协同运动来完成，只有在粘流态下才能实现。 （3）晶粒的取向：通过晶区的破坏和重新排列来完成，一般需在外力作用下进行。即伴随晶片的倾斜、滑移过程，原有的折叠链晶片被拉伸破坏，重新为新的折叠链晶片、伸直链微晶或由球晶转变为微纤结构。 1. 各取向单元的取相机理 新版课件 * 2、非晶态聚合物的取向 对于非晶态聚合物，有链段取向和分子取向两种可能，在高弹态下只发生链段取向，不发生分子取向。 在粘流态下，两种都发生，但首先发生链段的取向，然后才发生整个分子的取向。 3、晶态聚合物的取向 非晶区中可能发生链段取向和分子链的取向；晶区中还可能发生晶粒的取向。 新版课件 * 三、取向的特点 1、各向异性 未取向时，大分子链和链段的排列是随机的，因而呈现各向同性。 取向后，由于在取向方向上原子之间的作用力以化学键为主，而在与之垂直的方向上，原子之间的作用力以范德华力为主，因而呈现各向异性。 由此使材料在力学、光学和热学性能上取向前后产生显著差别。 新版课件 * 取向过程是一种分子的有序化过程，而热运动却使分子趋向杂乱无序，即所谓解取向过程。在热力学上，解取向是自发过程，而取向过程必须通过外力场的帮助才能实现。 在高弹态下，拉伸可使链段取向，但外力去除后，链段就自发解取向，恢复原状。在粘流态下，外力可使分子链取向，但外力去除，分子链就自发解取向。 为了维持取向状态，必须在取向后把温度迅速降至玻璃化温度以下，使分子和链段的运动“冻结”起来，以获取具有取向的材料。 2、热力学上是一种非平衡状态 新版课件 * * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件 新版课件 * 新版课件