聚合物取向态及共混教学课件.pptx

聚合物的取向结构

•OrientationStructureofPolymer

取向的机理

取向度的测定

取向研究的应用（重点）

•能够解释取向在实际中的应用

口主要内容

口——聚合物的取向现象

•当线形高分充分伸展的时候，其长度为其宽度的102104倍，这种结构上悬殊的不对称性，使其在某些情况下很容易沿某特定方向作占优势的平行排列，这就是取向。

基本概念

•在外力作用下，分子链或其他结构单元沿外力方向择优排列的结构。

取向结构

Differentdegreeoforders

Afterorientation

Disordered

•聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向

以及结晶聚合物的晶片等沿特定方向的择优

排列。

Tg

X

c

•取向态与结晶态都与高分子的有序性有关，但其有序程度是不同的，取向态是一维或二维在一定程度上的有序，而结晶态则是三维有序的。

–取向有利于结晶

取向与结晶的比较

(1)降低温度T(只能适当的降低)

(2)降低

对于结晶过程:AG。=AH。-TAS≤0

上式成立有两种方法:

取向有利于结晶

从取向态结晶

常数负值

,

未取向的聚合物材料是各向同性的，即各个方向上

的性能相同(isotropic)。而取向后的聚合物材料是各向异性的(anisotropic)，即方向不同，性能也不同。

取向造成各向异性

聚合物取向方法

•单轴取向(UniaxialOrientation)

纤维纺丝

薄膜的单向拉伸

聚合物的取向方式

•一般在两个垂直方向施加外力。如薄膜双轴拉伸，使分子链取向平行薄膜平面的任意方向。在薄膜平面的各方向的性能相近，但薄膜平面与平面之间易剥离。

双轴取向(BiaxialOrientation)

□取向材料的结构特征：取向方向上原子

之间的作用力以化学键为主，垂直取向方向原子之间的作用力以范德华力为主

•非晶态聚合物:

–链段取向（通过单键的内旋转实现，这种取向过程在高弹态下就能进行）

–分子链取向（需要高分子各链段协同运动才能实现，只由处于粘流态才能实现）

•晶态聚合物:

–非晶区:链段与分子链取向

–晶区:微晶(晶粒)的取向

取向的机理

•不同取向的高分子的性能是不同的，分子链取向的材料具有明显的各向异性，而链段取向的材料就不明显。

•取向过程是链段运动的过程，需要克服分子间的作用力，因此完成取向需要一定时间，两种取向方式需要克服阻力的大小不同，因此，其取向速度也不相同。在外力作用下，首先发生链段取向，然后才是整个分子的取向。

•取向与热运动是相反的过程，前者是分子的有序化过程，必须依靠外力作用实现；后者是自发过程，使分子趋向无序。取向状态是热力学上非平衡态。

在高弹态，拉伸可以使链段取向，但一旦外力除去，就自发解取向；在粘流态下，分子链可以取向，外力消失后，分子也要解取向。为了维持取向状态，

必须使温度迅速降到玻璃化温度以下，将分子和链段的运动“冻结”起来，这种状态仍是热力学非平衡态，只有相对稳定性，时间长了，尤其是温度升高或高聚物被溶剂溶胀后，就会解取向，取向过程快的，解取向也快。

取向度的测定

•声速法(Soundvelocitymethod)

•双折射法(Birefringenceanisotropicmethod)

•广角X射线衍射法(Wide-angleX-raydiffraction)

•红外二向色性(InfraredDichroism)

取向度的测量方法

原理：利用声波在分子链方向的传播速度与其垂直

方向上传播速度的不同来衡量取向度。

Cu为各向同性材料的声速，C为待测样品沿参考方向测定的声速

□声速法

这种方法得到的是晶区和非晶区的平均取向度,由于声波在高聚物中的波长较大,该方法反映的只是分子链取向的情况.

这种方法测得的取向度与晶区和非晶区的总取向度有关,该方法反映的是链段的取向.

□双折射法

•拉伸取向过程中,随取向度的增加,环

形衍射变成圆弧并逐渐缩短,最后成为衍射点的事实,以圆弧的长度的倒数作为微晶取向度的量度.

□红外二向色性

□广角X射线衍射法

1、力学性能

•抗张强度和挠曲疲劳强度在取向方向上显著增加，而与取向方向垂直的方向上则降低，冲击强度和断裂伸长也发生相应变化。

2、光学性能

•取向造成高分