高分子的取向態(tài)結(jié)構(gòu)VIP

1、內(nèi)容介紹內(nèi)容介紹1. 一、一、高聚物的取向現(xiàn)象高聚物的取向現(xiàn)象 1. 概念概念 高分子的取向是指在外力高分子的取向是指在外力（拉伸、牽引、擠出拉伸、牽引、擠出）作用作用下，其大分子鏈、下，其大分子鏈、鏈段或結(jié)晶高分子中的晶體結(jié)構(gòu)沿外力鏈段或結(jié)晶高分子中的晶體結(jié)構(gòu)沿外力作用方向排列的現(xiàn)象。作用方向排列的現(xiàn)象。1. 高分子鏈在伸展?fàn)顟B(tài)下，其長(zhǎng)度是寬度的幾百、幾高分子鏈在伸展?fàn)顟B(tài)下，其長(zhǎng)度是寬度的幾百、幾千乃至幾萬(wàn)倍，因此在結(jié)構(gòu)上具有懸殊的不對(duì)稱性。在諸千乃至幾萬(wàn)倍，因此在結(jié)構(gòu)上具有懸殊的不對(duì)稱性。在諸如如擠出、牽伸、壓延、吹塑擠出、牽伸、壓延、吹塑等在外力作用下均可發(fā)生分子等在外力作用下均可發(fā)生分

2、子鏈的取向現(xiàn)象。鏈的取向現(xiàn)象。 1. 取向態(tài)和結(jié)晶態(tài)盡管都與高分子的有序排列有取向態(tài)和結(jié)晶態(tài)盡管都與高分子的有序排列有關(guān)，但它們的有序程度不同。取向態(tài)是一維或二維關(guān)，但它們的有序程度不同。取向態(tài)是一維或二維在一定程度上有序，而結(jié)晶態(tài)則是三維有序。在一定程度上有序，而結(jié)晶態(tài)則是三維有序。2. 取向態(tài)和結(jié)晶態(tài)的區(qū)別取向態(tài)和結(jié)晶態(tài)的區(qū)別 1. 通常，對(duì)于未取向的高分子材料來(lái)說(shuō)，鏈段的取通常，對(duì)于未取向的高分子材料來(lái)說(shuō)，鏈段的取向是隨機(jī)的，這樣的材料客觀上是各相同性的，而取向是隨機(jī)的，這樣的材料客觀上是各相同性的，而取向的高分子材料，其鏈段在某些方向上擇優(yōu)取向，呈向的高分子材料，其鏈段在某些方向上擇優(yōu)

3、取向，呈現(xiàn)各向異性?，F(xiàn)各向異性。 1. 對(duì)于取向的高分子材料來(lái)說(shuō)其對(duì)于取向的高分子材料來(lái)說(shuō)其力學(xué)性能、光學(xué)性質(zhì)力學(xué)性能、光學(xué)性質(zhì)及熱性能及熱性能等方面發(fā)生了較大的變化。比如在力學(xué)性能中，等方面發(fā)生了較大的變化。比如在力學(xué)性能中，抗張強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度在取向方向上顯著增加，而與取向抗張強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度在取向方向上顯著增加，而與取向方向相垂直的方向則下降。因此方向相垂直的方向則下降。因此 ，人們可以通過(guò)取向現(xiàn)，人們可以通過(guò)取向現(xiàn)象來(lái)改善產(chǎn)品的某些性能。象來(lái)改善產(chǎn)品的某些性能。 3. 取向高聚物的性能取向高聚物的性能 1. 取向的高分子材料按取向方式分為兩類。取向的高分子材料按取向方式分為兩類。4. 分類

4、分類 單軸取向，取向單元在一維方向上擇優(yōu)排列；單軸取向，取向單元在一維方向上擇優(yōu)排列； 雙軸取向，取向單元在二維方向上擇優(yōu)排列。雙軸取向，取向單元在二維方向上擇優(yōu)排列。1. 單軸取向可通過(guò)單向拉伸等方法在材料的一維方向單軸取向可通過(guò)單向拉伸等方法在材料的一維方向上施以應(yīng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)，如上施以應(yīng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)，如合成纖維中的牽伸是單軸取向合成纖維中的牽伸是單軸取向。而雙軸取向長(zhǎng)常通過(guò)雙向拉伸、吹塑等過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，用而雙軸取向長(zhǎng)常通過(guò)雙向拉伸、吹塑等過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，用于于薄膜制品薄膜制品。 2. 1. 非晶高分子的取向過(guò)程非晶高分子的取向過(guò)程 非晶高分子根據(jù)取向單元的大小，可分為：整鏈分子取非晶高分子根據(jù)取向單元

5、的大小，可分為：整鏈分子取向和鏈段取向兩類。向和鏈段取向兩類。 鏈段取向鏈段取向是通過(guò)單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)來(lái)完成的，這種取向過(guò)程是通過(guò)單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)來(lái)完成的，這種取向過(guò)程在高彈態(tài)下即能進(jìn)行。在高彈態(tài)下即能進(jìn)行。 2. 整鏈的取向整鏈的取向要求高分子各鏈段的協(xié)同運(yùn)動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)，需要求高分子各鏈段的協(xié)同運(yùn)動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)，需在粘流態(tài)下進(jìn)行。在粘流態(tài)下進(jìn)行。 在外力的作用下首先發(fā)生鏈段取向，然后再發(fā)展到整個(gè)在外力的作用下首先發(fā)生鏈段取向，然后再發(fā)展到整個(gè)大分子鏈。大分子鏈。 從難易程度來(lái)說(shuō)，鏈段取向要比整鏈取向容易。從難易程度來(lái)說(shuō)，鏈段取向要比整鏈取向容易。 2. 高分子的取向態(tài)是一種不平衡狀態(tài)，由于分子的熱運(yùn)高分子

6、的取向態(tài)是一種不平衡狀態(tài)，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，它有自發(fā)恢復(fù)到紊亂無(wú)序的平衡態(tài)傾向，這種過(guò)程稱動(dòng)，它有自發(fā)恢復(fù)到紊亂無(wú)序的平衡態(tài)傾向，這種過(guò)程稱為解取向過(guò)程。顯然，只要條件允許，取向的高分子總是為解取向過(guò)程。顯然，只要條件允許，取向的高分子總是要自發(fā)地解取向。因此要自發(fā)地解取向。因此發(fā)生解取向作用時(shí)，首先發(fā)生鏈段發(fā)生解取向作用時(shí)，首先發(fā)生鏈段的解取向，然后是整鏈的解取向。的解取向，然后是整鏈的解取向。 2. 2. 結(jié)晶高分子的取向過(guò)程結(jié)晶高分子的取向過(guò)程 結(jié)晶高分子的取向過(guò)程比較復(fù)雜，除了結(jié)晶高分子的取向過(guò)程比較復(fù)雜，除了非晶區(qū)可能發(fā)非晶區(qū)可能發(fā)生鏈段取向和整鏈取向外，還可能發(fā)生晶粒的取向生鏈段取

7、向和整鏈取向外，還可能發(fā)生晶粒的取向。在外。在外力作用下，晶粒將沿外力方向擇優(yōu)取向。關(guān)于結(jié)晶高分子力作用下，晶粒將沿外力方向擇優(yōu)取向。關(guān)于結(jié)晶高分子的取向過(guò)程目前有兩種觀點(diǎn)。的取向過(guò)程目前有兩種觀點(diǎn)。 2. 結(jié)晶高分子的非晶區(qū)在拉伸時(shí)將首先發(fā)生取向，結(jié)晶高分子的非晶區(qū)在拉伸時(shí)將首先發(fā)生取向，然后是結(jié)晶的變形、破壞、再結(jié)晶，從而形成新然后是結(jié)晶的變形、破壞、再結(jié)晶，從而形成新的取向晶體。的取向晶體。 2. Flory等人認(rèn)為：在非晶態(tài)時(shí)，柔性高分子鏈周?chē)袛?shù)等人認(rèn)為：在非晶態(tài)時(shí)，柔性高分子鏈周?chē)袛?shù)以百計(jì)的近鄰分子與之纏結(jié)，但形成結(jié)晶后，這些纏結(jié)部以百計(jì)的近鄰分子與之纏結(jié)，但形成結(jié)晶后，這些纏結(jié)

8、部分將集中在非晶區(qū)。分將集中在非晶區(qū)。2. 由于非晶區(qū)纏結(jié)的很厲害，分子運(yùn)動(dòng)比較困難，由于非晶區(qū)纏結(jié)的很厲害，分子運(yùn)動(dòng)比較困難，拉伸時(shí)不可能一開(kāi)始就發(fā)生較大的形變。因此結(jié)晶高拉伸時(shí)不可能一開(kāi)始就發(fā)生較大的形變。因此結(jié)晶高分子的拉伸將首先發(fā)生晶區(qū)結(jié)構(gòu)的破壞。分子的拉伸將首先發(fā)生晶區(qū)結(jié)構(gòu)的破壞。 3. 1. 概念概念 取向度是指高分子材料的取向程度。取向度是取取向度是指高分子材料的取向程度。取向度是取向材料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的重要指標(biāo)，也是研究取向程度與物向材料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的重要指標(biāo)，也是研究取向程度與物理性質(zhì)關(guān)系的重要參數(shù)。取向度一般用取向函數(shù)理性質(zhì)關(guān)系的重要參數(shù)。取向度一般用取向函數(shù)F來(lái)來(lái)表示：表示： 3. ) 1cos3(212F式中式中是分子鏈主軸與取向方向間的夾角。是分子鏈主軸與取向方向間的夾角。 3. 對(duì)于理想單軸取向，在鏈取向方向上，平均取向角對(duì)于理想單軸取向，在鏈取向方向上，平均取向角=0,，則則F=1；在垂直鏈取向方向上在垂直鏈取向方向上=90，則則F=0.5；在完全無(wú)規(guī)取向時(shí)，在完全無(wú)規(guī)取向時(shí)，F(xiàn)=0，=5444 。 實(shí)際取向試樣的平均取向角為實(shí)際取向試樣的平均取向角