高分子的取向态结构.ppt

取向态聚合物取向态聚合物Orientation Polymer内容介绍内容介绍1. 1. 高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象2. 2. 高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理3. 3. 高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法1. 高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象一、一、高聚物的取向现象高聚物的取向现象 1. 概念概念 高高分分子子的的取取向向是是指指在在外外力力（（拉拉伸伸、、牵牵引引、、挤挤出出））作作用用下下，，其其大大分分子子链链、、链链段段或或结结晶晶高高分分子子中中的的晶晶体体结结构构沿沿外外力力作用方向排列的现象作用方向排列的现象1. 高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象 高高分分子子链链在在伸伸展展状状态态下下，，其其长长度度是是宽宽度度的的几几百百、、几几千千乃乃至至几几万万倍倍，，因因此此在在结结构构上上具具有有悬悬殊殊的的不不对对称称性性在在诸诸如如挤挤出出、、牵牵伸伸、、压压延延、、吹吹塑塑等等在在外外力力作作用用下下均均可可发发生生分分子子链的取向现象。

链的取向现象 1. 高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象 取取向向态态和和结结晶晶态态尽尽管管都都与与高高分分子子的的有有序序排排列列有有关关，，但但它它们们的的有有序序程程度度不不同同取取向向态态是是一一维维或或二二维维在一定程度上有序，而结晶态则是三维有序在一定程度上有序，而结晶态则是三维有序2. 取向态和结晶态的区别取向态和结晶态的区别 1. 高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象 通通常常，，对对于于未未取取向向的的高高分分子子材材料料来来说说，，链链段段的的取取向向是是随随机机的的，，这这样样的的材材料料客客观观上上是是各各相相同同性性的的，，而而取取向向的的高高分分子子材材料料，，其其链链段段在在某某些些方方向向上上择择优优取取向向，，呈呈现各向异性现各向异性 1. 高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象 对对于于取取向向的的高高分分子子材材料料来来说说其其力力学学性性能能、、光光学学性性质质及及热热性性能能等等方方面面发发生生了了较较大大的的变变化化。

比比如如在在力力学学性性能能中中，，抗抗张张强强度度和和疲疲劳劳强强度度在在取取向向方方向向上上显显著著增增加加，，而而与与取取向向方方向向相相垂垂直直的的方方向向则则下下降降因因此此 ，，人人们们可可以以通通过过取取向向现现象来改善产品的某些性能象来改善产品的某些性能 3. 取向高聚物的性能取向高聚物的性能 1. 高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象 取向的高分子材料按取向方式分为两类取向的高分子材料按取向方式分为两类4. 分类分类  单轴取向，取向单元在一维方向上择优排列；单轴取向，取向单元在一维方向上择优排列；  双轴取向，取向单元在二维方向上择优排列双轴取向，取向单元在二维方向上择优排列1. 高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象高分子取向现象 单单轴轴取取向向可可通通过过单单向向拉拉伸伸等等方方法法在在材材料料的的一一维维方方向向上上施施以以应应力力来来实实现现，，如如合合成成纤纤维维中中的的牵牵伸伸是是单单轴轴取取向向而而双双轴轴取取向向长长常常通通过过双双向向拉拉伸伸、、吹吹塑塑等等过过程程来来实实现现，，用用于于薄膜制品薄膜制品。

2. 高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理1. 非晶高分子的取向过程非晶高分子的取向过程 非晶高分子根据取向单元的大小，可分为：整链分子取非晶高分子根据取向单元的大小，可分为：整链分子取向和链段取向两类向和链段取向两类  链段取向链段取向是通过单键的内旋转来完成的，这种取向过程是通过单键的内旋转来完成的，这种取向过程在高弹态下即能进行在高弹态下即能进行 2. 高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理 整整链链的的取取向向要要求求高高分分子子各各链链段段的的协协同同运运动动才才能能实实现现，，需需在粘流态下进行在粘流态下进行  在外力的作用下首先发生链段取向，然后再发展到整个在外力的作用下首先发生链段取向，然后再发展到整个大分子链大分子链  从难易程度来说，链段取向要比整链取向容易从难易程度来说，链段取向要比整链取向容易 2. 高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理 高高分分子子的的取取向向态态是是一一种种不不平平衡衡状状态态，，由由于于分分子子的的热热运运动动，，它它有有自自发发恢恢复复到到紊紊乱乱无无序序的的平平衡衡态态倾倾向向，，这这种种过过程程称称为为解解取取向向过过程程。

显显然然，，只只要要条条件件允允许许，，取取向向的的高高分分子子总总是是要要自自发发地地解解取取向向因因此此发发生生解解取取向向作作用用时时，，首首先先发发生生链链段段的解取向，然后是整链的解取向的解取向，然后是整链的解取向 2. 高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理2. 结晶高分子的取向过程结晶高分子的取向过程 结晶高分子的取向过程比较复杂，除了结晶高分子的取向过程比较复杂，除了非晶区可能发非晶区可能发生链段取向和整链取向外，还可能发生晶粒的取向生链段取向和整链取向外，还可能发生晶粒的取向在外力作用下，晶粒将沿外力方向择优取向关于结晶高分子力作用下，晶粒将沿外力方向择优取向关于结晶高分子的取向过程目前有两种观点的取向过程目前有两种观点 2. 高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理 结结晶晶高高分分子子的的非非晶晶区区在在拉拉伸伸时时将将首首先先发发生生取取向向，，然然后后是是结结晶晶的的变变形形、、破破坏坏、、再再结结晶晶，，从从而而形形成成新新的取向晶体的取向晶体 2. 高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理 Flory等等人人认为：：在在非非晶晶态时，，柔柔性性高高分分子子链周周围有有数数以以百百计的的近近邻分分子子与与之之缠结，，但但形形成成结晶晶后后，，这些些缠结部部分将集中在非晶区。

分将集中在非晶区2. 高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理高分子的取向机理 由由于于非非晶晶区区缠结的的很很厉害害，，分分子子运运动比比较困困难，，拉拉伸伸时不不可可能能一一开开始始就就发生生较大大的的形形变因因此此结晶晶高高分子的拉伸将首先分子的拉伸将首先发生晶区生晶区结构的破坏构的破坏 3. 高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法1. 概念概念 取取向向度度是是指指高高分分子子材材料料的的取取向向程程度度取取向向度度是是取取向向材材料料结结构构特特点点的的重重要要指指标标，，也也是是研研究究取取向向程程度度与与物物理理性性质质关关系系的的重重要要参参数数取取向向度度一一般般用用取取向向函函数数F来来表表示：示： 3. 高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法式中式中θ是分子链主轴与取向方向间的夹角是分子链主轴与取向方向间的夹角 3. 高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法 对对于于理理想想单单轴轴取取向向，，在在链链取取向向方方向向上上，，平平均均取取向向角角θθ=0°,，，则则F=1；；在在垂垂直直链链取取向向方方向向上上θθ=90°，，则则F=0.5；；在完全无规取向时，在完全无规取向时，F=0，，θθ=54°44´。

 实际取向试样的平均取向角为实际取向试样的平均取向角为 3. 高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法高分子的取向度及其测定方法2. 测定方法测定方法 取取向向度度的的测测定定方方法法较较多多，，一一般般常常用用的的有有声声波波传传播播法法、、光光学学双双折折射射法法、、广广角角X X射射线线衍衍射射法法、、红红外外二二色色法法及及偏偏振振荧荧光法等。