高分子第一章高聚物的鏈結(jié)構(gòu)

高分子第一章高聚物的鏈結(jié)構(gòu)第一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第一節(jié)概論從小分子到大分子----建立大分子的概念鏈中的碳原子數(shù)材料的狀態(tài)和性質(zhì)用途1~45~1116~2525~5050~10001000~500030萬~60萬單純氣體單純液體高粘度液體結(jié)晶固體半結(jié)晶固體韌性塑料固體纖維瓶裝燃氣汽油油和脂石蠟黏合劑與涂料容器藥用手套，防彈背心第二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二從大分子的概念上來說，當(dāng)烷烴中的C原子數(shù)超過1000，才是我們常規(guī)意義上的聚合物（大分子）—聚乙烯。化學(xué)結(jié)構(gòu)如下常用的聚乙烯（PE）的平均分子量在4萬-120萬之間。第三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二讓我們再進一步把大分子直觀化：以PIB（聚異丁烯，polyisobutylene）為例設(shè)其分子量為M=5.6x106

則分子鏈長度L=2.5x104nmPIB鏈直徑約D=0.5nm

所以L/D=5x104

這就相當(dāng)于一根D=1mm，L=50m的鋼絲第四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二如此的長鏈必然引起聚合物分子結(jié)構(gòu)諸多特點：長鏈互相纏繞分子間相互作用力大-范德華力的疊加粘度高機械強度高結(jié)晶不完善因此，在讓聚合物為我們的生活生產(chǎn)服務(wù)之前，我們有必要充分了解大分子的結(jié)構(gòu)。也就是學(xué)習(xí)高分子物理的目的第五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二原子結(jié)構(gòu)主價力分子結(jié)構(gòu)分子間力凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)以聚乙烯為例：原子？主價力？分子結(jié)構(gòu)？分子間力？凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)？那么高分子物理呢？我們學(xué)習(xí)什么？聚合物結(jié)構(gòu)與性能相互關(guān)系學(xué)習(xí)高分子物理的主線-----第六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二大分子鏈由許多結(jié)構(gòu)單元組成。共價鍵組成的大分子間力很大（遠大于共價鍵能），高聚物無氣態(tài)。大分子鏈具有內(nèi)旋自由度，因此高分子鏈具有剛?cè)嵝灾?。凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)包括：晶態(tài)、非晶態(tài)、取向態(tài)、織態(tài)、液晶態(tài)。一、高聚物結(jié)構(gòu)的主要特點第七頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二1、大分子鏈結(jié)構(gòu)的特點（掌握大分子的概念）巨大的分子量、有一定的內(nèi)旋自由度、分子鏈間可交聯(lián)、結(jié)構(gòu)單元間的相互作用強。例如：聚乙烯PE（Polyethylene）乙烯聚乙烯分子量M=28氣體M=幾十萬，幾百萬固體例如：聚苯乙烯PS（Polystyrene）苯乙烯聚苯乙烯分子量M=104液體M=幾萬，幾十萬固體第八頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二

（1）結(jié)晶不完善（2）非晶有序（3）取向2、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的特點第九頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二高聚物結(jié)構(gòu)高分子鏈結(jié)構(gòu)凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)近程結(jié)構(gòu)遠程結(jié)構(gòu)高聚物結(jié)構(gòu)支化與交聯(lián)結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)單元的鍵接方式結(jié)構(gòu)單元的立體異構(gòu)和空間構(gòu)型結(jié)構(gòu)單元的序列分布分子量及其分布（分子的大小）分子的形態(tài)（高分子鏈的柔性與剛性）晶態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)取向態(tài)結(jié)構(gòu)織態(tài)結(jié)構(gòu)液晶結(jié)構(gòu)二、聚合物結(jié)構(gòu)的層次第十頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)近程結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成

結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成是影響高聚物結(jié)構(gòu)與性能的本質(zhì)因素：PE、PP、PVC、PVA、PS等都是C鏈高分子；

PE、PP、PS只有C、H元素，是非極性高聚物；

PS的側(cè)基體積大，對稱性差，是典型的非晶高聚物；若主鏈中含有P、N、Si、P、B、S等元素，這樣的高聚物叫碳雜鏈高聚物；主鏈中不含碳原子的高聚物叫元素有機高聚物。第十一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二附錄TheChemicalStructuresofsomePolymer

聚丙烯Polypropylene（PP）聚異丁烯Polyisobutylene（PIB）聚丙烯酸Polyacrylicacid第十二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二聚甲基丙烯酸甲酯Polymethylmethacrylate（PMMA）聚醋酸乙烯酯Polyvinylacetate（PVAc）聚乙烯基甲基醚Polyvinylmethylether（PVME）第十三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二聚丁二烯Polybutadiene（PB）聚異戊二烯Polyisoprene（PIP）聚氯丁二烯(氯丁橡膠)Polychloroprene（CR）第十四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二聚氯乙烯PolyvinylChloride（PVC）聚四氟乙烯PolytetrafluoroethyleneTeflon（PTFE）聚偏氯乙烯PolyvinylideneChloride（PVDC）第十五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二聚丙烯腈Polyacrylonitrile（PAN）聚甲醛Polyoxymethylene（POM）聚氧化乙烯Polyethyleneoxide（PEO）第十六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二聚己二酰己二胺Polyhexamethyleneadipamide（Nylon6-6,PA66）聚己內(nèi)酰胺Poly（ε-caprolactam）（Nylon6,PA6）聚α-甲基苯乙烯Poly（α-

methyle）styrene第十七頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二聚對苯二甲酸乙二酯Polyethyleneterephthlate(PET)聚對苯二甲酸丁二酯PolybutyleneTerephthalate

(PBT)聚碳酸酯Polycarbonate(PC)第十八頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二聚醚醚酮PolyetheretherKeton(PEEK)聚對苯二甲酰對苯二胺Poly(p-phenylene-terephthalamide)(PPTA)聚酰亞胺Polyimide(PI)第十九頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二聚二甲基硅氧烷Polydimethylsilioxane(or“siliconrubber”)聚四甲基對亞苯基硅氧烷Poly(tetramethylp-sil-phenylene)siloxane

第二十頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二二、結(jié)構(gòu)單元的鍵接方式問題對縮聚物有無此問題對PE有無此問題對單取代烯類單體，有無此問題鍵接方式有哪兩種？舉例:纖維聚合物---維尼綸的生產(chǎn)鍵接結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)單元在聚合中是按什么方式鍵接成長鏈高分子的。第二十一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二三、高分子鏈的構(gòu)型與構(gòu)象構(gòu)型（Configuration）

指分子中由化學(xué)鍵所固定的原子或基團在空間的幾何排列。（要改變構(gòu)型必須通過化學(xué)鍵的斷裂和重組）構(gòu)象（Conformation）

由于碳碳單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)而形成的空間排布。（聚合物的構(gòu)象是隨時都在變化的）構(gòu)象在這里介紹是與構(gòu)型做對比的，這里主要介紹聚合物的空間構(gòu)型！第二十二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二空間構(gòu)型不同的異構(gòu)體鍵接方式不同的異構(gòu)體（立體異構(gòu)體）（順反異構(gòu)體）結(jié)構(gòu)單元鍵接順序不同所造成的鍵接異構(gòu)有時也歸于構(gòu)型的范疇

高分子的異構(gòu)體有三類：旋光異構(gòu)體

幾何異構(gòu)

鍵接異構(gòu)第二十三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第二十四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二旋光異構(gòu)體（Opticalisomerism）第二十五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二旋光異構(gòu)旋光異構(gòu)高分子是否必定有旋光性？內(nèi)、外消旋作用，所以無旋光性;但有些生物高分子具有旋光性對高分子來說，關(guān)心不是具體構(gòu)型(左旋或右旋)，而是構(gòu)型在分子鏈中的異同，即全同(等規(guī))、間同或無規(guī)。第二十六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二Isotactic全同立構(gòu)Atactic無規(guī)立構(gòu)Syndiotactic間同立構(gòu)兩種旋光異構(gòu)單元交替鍵接而成。分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，可結(jié)晶。兩種旋光異構(gòu)單元無規(guī)鍵接而成。分子鏈結(jié)構(gòu)不規(guī)整，不能結(jié)晶。等規(guī)度(tacticity):全同或間同立構(gòu)單元所占的百分數(shù)高分子全部由一種旋光異構(gòu)單元鍵接而成。分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，可結(jié)晶。第二十七頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二思考：高分子的立構(gòu)規(guī)整性對材料的性能有怎樣的影響？高分子鏈?zhǔn)怯幸?guī)立構(gòu)還是無規(guī)立構(gòu)取決于什么？是否可以通過C-C單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)來改變分子的立構(gòu)規(guī)整性？第二十八頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二主鏈上有雙鍵p鍵s鍵幾何異構(gòu)1，4-加成的雙烯類聚合物，由于內(nèi)雙鍵上的基團在雙鍵兩側(cè)排列的方式不同而有順式構(gòu)型和反式構(gòu)型之分，他們稱為幾何異構(gòu)體。第二十九頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二例如：順式反式聚１，４－丁二烯哪種結(jié)構(gòu)的聚１，４－丁二烯適合做橡膠？第三十頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二二烯類單體聚合時可能的構(gòu)型思考：異戊二烯經(jīng)聚合后可能得到哪些異構(gòu)體？第三十一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二線形高分子支化高分子交聯(lián)或網(wǎng)狀高分子星形高分子四、高分子鏈的幾何形狀第三十二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二環(huán)狀高分子polycatenanes第三十三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二分子項鏈可以進一步轉(zhuǎn)化為聚合物管(polymertube)a-環(huán)糊精第三十四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二梯形聚合物(ladderpolymer)片型聚合物(sheetpolymer)第三十五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二樹枝狀聚合物(Dendrimer)超枝化聚合物(hyperbranchedpolymer)第三十六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第三十七頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第三十八頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二無規(guī)共聚物RandomcopolymerPoly(A-ran-B)交替共聚物 Alternatingcopolymer,Poly(A-alt-B)—A—B—A—A—B—A—A—A—B—B—A—B——A—B—A—B—A—B—A—B—A—B—A—B—五、高分子共聚物的序列結(jié)構(gòu)第三十九頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二嵌段共聚物blockcopolymer

Poly(A-block-B)接枝共聚物 graftcopolymer Poly(A-g-B)—A—A—A—A—B—B—B—A—A—A—第四十頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二舉例：1、BD+St75%25%無序共聚—丁苯橡膠均相結(jié)構(gòu)

20%80%接枝共聚—耐沖擊PS兩相結(jié)構(gòu)SBS硬段分散相軟段

M=4x104M=1.5x104

連續(xù)相兩相結(jié)構(gòu)塑料橡膠

嵌段共聚熱塑性彈性體室溫起交聯(lián)作用呈現(xiàn)彈性第四十一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二SBS:Styrene-Butadiene-StyreneHardHardSoft聚苯乙烯鏈段聚丁二烯鏈段熱塑性彈性體第四十二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二ABS:Acrylonitrile-Butadiene-Styrene耐油性,高拉伸強度和硬度Chemicalresistance,hightensilestrengthandhardness彈性和高抗沖擊性能Rubberlikeelasticity.Highimpactresistance良好的成型性能Goodformability第四十三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第三節(jié)高分子鏈的遠程結(jié)構(gòu)關(guān)于整個高分子鏈（孤立的高分子鏈）的結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容：高分子鏈的大?。∕和MWD）高分子鏈的尺寸和形態(tài)（高分子鏈構(gòu)象與柔順性）小分子沒有的一個結(jié)構(gòu)層次第四十四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二構(gòu)象：由于碳碳單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而形成的空間排布。很明顯，高分子鏈的構(gòu)象與柔順性（尺寸與形態(tài)）都與碳碳單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)有關(guān)系，內(nèi)旋轉(zhuǎn)越容易，構(gòu)象數(shù)越多，柔順性越好！柔順性：高分子鏈能夠改變其構(gòu)象的性質(zhì)。高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)第四十五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二

PIB（聚異丁烯，polyisobutylene）分子鏈長度L=2.5x104nm鏈直徑D=0.5nmM=5.6x106L/D=5x104

相當(dāng)于一根D=1mm，L=50m的鋼絲3.1高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)和構(gòu)象統(tǒng)計在無外力作用下，PIB分子總是呈自然的蜷曲狀態(tài)聚異丁烯分子鏈上有2×105個σ鍵第四十六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二C—C單鍵是δ鍵，電子云分布具有軸對稱性，繞δ鍵相連的兩個C原子可以相對旋轉(zhuǎn)而不影響電子云的分布。一、分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)1、小分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)以最簡單的乙烷分子為例：第四十七頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二重疊式交叉式HHHHHH√優(yōu)勢構(gòu)象視角：從C—C鍵軸斜方450角600HHHHHH600第四十八頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二以乙烷分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)位能U對內(nèi)旋轉(zhuǎn)角作圖，可得到內(nèi)旋轉(zhuǎn)位能曲線位壘：兩種構(gòu)象之間的位能差U0=11.5kJ/mol重疊式能量高第四十九頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第五十頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第五十一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二若含有兩個以上的C-C單鍵時，如下圖鍵1旋轉(zhuǎn)時與鍵2保持鍵角109o28’不變，那么鍵2可以處在鍵1為旋轉(zhuǎn)軸所形成的圓錐面上的任何位置，在旋轉(zhuǎn)過程中需要克服內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘。位壘的高低決定著旋轉(zhuǎn)的難易第五十二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二分子中含有孤立雙鍵時，與之相鄰的單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘降低；對各種有機化合物的內(nèi)旋轉(zhuǎn)位能分析后，得出如下結(jié)論：當(dāng)分子中甲基數(shù)目增加時，內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘增高；分子中含有C-O、C-S、C-Si、C-N等單鍵，內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘比C-C單鍵低；第五十三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二2、高分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)

在高分子主鏈中，存在許多單鍵，如PE、PP、PS等主鏈完全由C—C鍵組成，在PBD和PIP的主鏈中有3/4的單鍵。

成千上萬的C—C單鍵所組成的高分子鏈每個單鍵圍繞其相鄰的單鍵做不同程度的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，分子內(nèi)原子在空間的排布方式隨之不斷地變更而取不同構(gòu)象。

倘若一個高分子鏈含有n個單鍵，每個單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)可取m個位置，那么該分子可能的構(gòu)象數(shù)就是mn，這個數(shù)字就非常龐大了。第五十四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二

對n個碳原子組成的烷烴H3C（CH2—CH2）n-2CH3n>2

其穩(wěn)定構(gòu)象為3n-3種

丙烷，n=3穩(wěn)定構(gòu)象33-3=1

丁烷，n=4穩(wěn)定構(gòu)象34-3=3

戊烷，n=5穩(wěn)定構(gòu)象35-3=9

己烷，n=6穩(wěn)定構(gòu)象36-3=27……

如果n=200，穩(wěn)定構(gòu)象將為3200-3=1094第五十五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（1）自由結(jié)合鏈（自由連接鏈）根據(jù)鍵角和位壘的影響，可將高分子鏈分成以下三種：當(dāng)C原子不帶氫原子及取代基時，C—C鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)應(yīng)該是完全自由的。其φ無論發(fā)生怎樣的變化，也不消耗能量而使位能保持不變，不難想象高分子空間的形態(tài)有無窮多個無鍵角、無位壘限制最簡單、最理想、最柔的鏈90180270360φ/（°）自由內(nèi)旋位能圖Φ-內(nèi)旋轉(zhuǎn)角U-內(nèi)旋轉(zhuǎn)位能U第五十六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（2）自由旋轉(zhuǎn)鏈在實際高分子鏈中，鍵角是固定的，每一個單鍵在空間可能采取的位置都與前一個單鍵的位置相關(guān)，如右圖。這時圍繞單鍵即使能自由內(nèi)旋轉(zhuǎn)，高分子鏈可能實現(xiàn)的實際構(gòu)象數(shù)也已受到一定限制。不過它仍是一個很大的數(shù)字。有鍵角限制、無位壘限制第五十七頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二從右圖可以看出，第二個C-C鍵可以處在以第一個鍵為軸，頂角為2θ的圓錐面的任何位置，同樣第三個鍵可以取以第二個鍵為軸，頂角為2θ的圓錐面的任意位置。顯然，第三個鍵相對于第一個鍵，其空間位置的任意性已很大。這樣，兩鍵相隔越遠，內(nèi)旋轉(zhuǎn)時所取空間位置的相互依賴性越小。可以設(shè)想，從鏈中的第i+1個鍵起，原子在空間可取的位置與第一個鍵完全無關(guān)。第五十八頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二這就是說，整個長鏈可以看做由許多個包含i個鍵（i<<聚合物）的鏈段所組成。引入鏈段的概念?。。。℃湺危河捎谑茏鑳?nèi)旋轉(zhuǎn)，在大分子中能獨立運動的最小鏈長?；颍涸诖蠓肿渔溨袆澐殖鰜?，可以任意取向的最小鏈長。第五十九頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（3）實際高分子鏈?zhǔn)茏璩潭仍酱?，可能有的?gòu)象數(shù)目越少。因此，高分子鏈的柔順性大小就取決于分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)的受阻程度既有鍵角限制、又有位壘限制非鍵和原子間相互作用（近程相互作用）高分子鏈節(jié)內(nèi)或鏈節(jié)間的非鍵合作用，主要為斥力實際高分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)受阻實際高分子在空間可能有的構(gòu)象數(shù)遠小于自由旋轉(zhuǎn)的情況第六十頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二大分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)是受阻的，打個形象的比方，一個小朋友可以到處跑，但是把上百個小朋友用繩子拴一起，就不能那么自由地跑動了。第六十一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二根據(jù)波爾茲曼公式構(gòu)象熵構(gòu)象數(shù)熵分子鏈蜷曲

由熵增原理，孤立高分子鏈在沒有外力作用下總是自發(fā)地采取蜷曲形態(tài)，使構(gòu)象熵趨于最大。這就是高分子長鏈柔性的實質(zhì)。第六十二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二因此，單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)是導(dǎo)致高分子鏈呈蜷曲構(gòu)象的原因內(nèi)旋轉(zhuǎn)越自由，蜷曲的趨勢越大。我們稱這種不規(guī)則的蜷曲的高分子鏈的構(gòu)象為無規(guī)線團（randomcoil）。第六十三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二二：高分子鏈的構(gòu)象統(tǒng)計長鏈分子主鏈單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)賦予了高分子以柔性，致使高分子鏈可任意取不同的卷曲程度。高分子鏈的卷曲程度可用高分子鏈的末端距來度量。換句話說：當(dāng)分子量確定以后，由于分子構(gòu)象的改變，分子尺寸也將跟著改變；對于瞬息萬變的無規(guī)線團狀的高分子，我們可以用末端距（根均方末端距）來表征其尺寸。第六十四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二末端距:是線形高分子由一端到另一端的直線距離。是向量。均方末端距（Meansquareend-to-enddistance）思考：能否直接用末端距的統(tǒng)計平均值來表征大分子鏈的尺寸？？內(nèi)旋轉(zhuǎn)容易鏈段短線團小末端距小均方末端距：末端距的平方再平均或者采用“均方根末端距”來度量第六十五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二鍵長為L，鍵角為α，鍵數(shù)為N1、自由結(jié)合鏈（理想連接）其內(nèi)旋轉(zhuǎn)時不受鍵角和位壘的限制，鏈任意取向，且是等幾率的。（一）、均方末端距的幾何計算方法第六十六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二2、自由旋轉(zhuǎn)鏈假定：每個鍵不占有體積，且內(nèi)旋轉(zhuǎn)是自由的（即為自由旋轉(zhuǎn)鏈）當(dāng)把每個鍵都標(biāo)上矢量，從鍵的始端指向末端，如圖，那么均方末端距可以通過向量加和法計算如下：第六十七頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第六十八頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二其中，θ是鍵角的補角！??！第六十九頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二對行列式求和，可得對于碳鏈高聚物所以第七十頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二特例：完全伸直鏈第七十一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二最大拉伸比（倍數(shù)）彈性極限，理論彈性限度完全伸直鏈和自由旋轉(zhuǎn)高分子鏈的均方末端距的差別解釋材料的高彈性第七十二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二3、真實大分子鏈其內(nèi)旋轉(zhuǎn)時既受鍵角的限制，又受位壘的限制，即鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)不是自由的。內(nèi)旋轉(zhuǎn)角φ的取值不是等幾率的。以PE為例，理論計算真實大分子鏈的均方末端據(jù)：第七十三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第七十四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二在計算高分子鏈末端距的統(tǒng)計分布時，可以套用古老的數(shù)學(xué)課題“三維空間無規(guī)行走”的結(jié)果一個盲人若能在三維空間隨意行走，他由坐標(biāo)原點出發(fā)，每走一步的距離為b，走了z（z>>1）步以后，他出現(xiàn)在點（x，y，z）附近的體積單元dxdyxz中的幾率為：dxdydzhxyz其中（1）（二）、均方末端距的統(tǒng)計計算方法第七十五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二如果我們只對無規(guī)行走終點至原點的距離感興趣，也就是只考慮一定長度的鏈末端距出現(xiàn)的概率，不管其方向如何，那么鏈的一端固定在原點上，另一端出現(xiàn)在離原點距離h→h＋dh的球殼中的概率為：三維空間無規(guī)行走（2）第七十六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二假定：（1）高分子鏈可以分為z個統(tǒng)計單元（2）每個統(tǒng)計單元可以看作長度為b的剛性棒（3）統(tǒng)計單元間自由聯(lián)結(jié)，即每一統(tǒng)計單元的空間不依賴于其他任何單元，完全自由取向（4）高分子鏈不占體積高斯鏈那么，求解一端固定在坐標(biāo)原點的柔性高分子鏈，另一端落在離原點距離為h→h+dh的球殼4πh2dh中的幾率，在數(shù)學(xué)上是和三維空間無規(guī)行走同類性質(zhì)的問題，可直接利用公式（2）。第七十七頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（3）即：末端距的幾率密度函數(shù)（又稱徑向分布函數(shù)）為N：鍵數(shù)目L：鍵長因w（h）的分布復(fù)合Gauss分布，所以凡是符合四個假定的高分子鏈就叫Gauss鏈。第七十八頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二由（3）式，均方末端距積分得到：對高斯鏈，有對于自由結(jié)合鏈：z＝單鍵數(shù)目，b＝鍵長對于自由旋轉(zhuǎn)鏈：z＝鏈段數(shù)目，b就表示此段鏈段作為剛性棒時的長度第七十九頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二自由結(jié)合鏈自由旋轉(zhuǎn)鏈真實鏈第八十頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二真實高分子鏈的末端距實際的高分子鏈的h2都是通過實驗測定出來的，實際的高分子鏈?zhǔn)菬o規(guī)線團鏈段：在高分子鏈上劃分出來的能獨立取向的最小單元。

于是：⑴、大分子鏈由若干鏈段組成⑵、鏈段之間自由連接，無規(guī)取向⑶、鏈段長度是統(tǒng)計長度，具隨機性⑷、鏈段長度可以量度大分子的柔性⑸、鏈段運動是重要的大分子運動第八十一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二等效自由結(jié)合鏈的概念由于引入了“鏈段”的概念，柔性大分子可以看做是由鏈段連接的“等效自由結(jié)合鏈”見圖2-6鏈段的平均長度b鏈段數(shù)z當(dāng)z足夠多，末端距的分布仍滿足高斯型，所以第八十二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二根據(jù)等效自由結(jié)合鏈的概念高分子鏈的伸直長度由此，可以計算出等效自由結(jié)合鏈的鏈段數(shù)和鏈段長度將試樣測定h02和M（分子量），根據(jù)分子結(jié)構(gòu)求出主鏈中的總鍵數(shù)N及鏈的伸直長度Lmax，代入上兩式就可求z和b了。第八十三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二等效自由結(jié)合鏈和自由結(jié)合鏈的差別：自由結(jié)合鏈等效自由結(jié)合鏈統(tǒng)計單元化學(xué)鍵（N，L）鏈段（Ne,Le)N>NeL<Le

內(nèi)旋轉(zhuǎn)假定化學(xué)鍵自由旋轉(zhuǎn)鏈段自由旋轉(zhuǎn)和任意取向和任意取向存在與否不存在存在第八十四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二四、均方旋轉(zhuǎn)半徑

假定柔性高分子由Ｚ個鏈段組成●表示每個鏈段的質(zhì)量中心稱質(zhì)點○表示整個高分鏈的質(zhì)量中心

ri為質(zhì)心至第i個質(zhì)點的距離，它是一個矢量。

則：S2越大，即線團愈疏松，柔順性越小。對線型高分子：Z為鏈段數(shù)目第八十五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二3.2高分子鏈的柔性與剛性一、定義柔（順）性：高分子鏈能夠改變其構(gòu)象的性質(zhì)。

所以從分子的形態(tài)講，柔性是高分子鏈能以不同程度卷曲的特性。柔性的根源：

柔性是聚合物許多性質(zhì)不同于小分子物質(zhì)子的主要原因柔性與剛性無本質(zhì)的區(qū)別第八十六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二高分子鏈的柔性可分為：熱力學(xué)柔性和動力學(xué)柔性第八十七頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二二、高分子鏈柔性的影響因素（一）高分子鏈結(jié)構(gòu)的影響（二）外界條件的影響鏈的結(jié)構(gòu)（近程結(jié)構(gòu)、遠程結(jié)構(gòu)）與鏈的柔順性密切相關(guān)外場的溫度、外界作用力、外加的添加劑等都會影響內(nèi)旋轉(zhuǎn)，因此也與鏈的柔性有關(guān)。第八十八頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（1）碳—碳鍵主鏈的高分子都具有較大的柔性（2）含C＝C雙鍵的高分子，分兩種情況

a、含共軛雙鍵的高分子剛性大

b、含孤立雙鍵的高分子柔性好（3）雜鏈高分子柔性好（4）含芳環(huán)或雜環(huán)的高分子剛性較大（一）高分子鏈結(jié)構(gòu)的影響1、主鏈結(jié)構(gòu)第八十九頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（1）碳鏈高分子（Carbonchainpolymer）若主鏈全部由單鍵組成，一般鏈較柔。屬于這類的高聚物較多，如聚乙烯PE、聚丙烯PP、乙丙共聚物等。第九十頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（2）雜鏈高分子（Heterochainpolymer）當(dāng)主鏈中含有C－O，C－N，Si－O等鍵時，柔順性好。這是因為O、N原子周圍的原子比C原子少，內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位阻??；而Si－O－Si的鍵角也大于C－C－C鍵，因而其內(nèi)旋轉(zhuǎn)位阻更小，即使在低溫下也具有良好的柔順性。柔順性比較：第九十一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（3）主鏈中含孤立雙鍵主鏈上含有孤立雙鍵，鍵角大，雙鍵兩側(cè)取代基少，使得孤立雙鍵相鄰的單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘較小，分子柔順性最好鍵角較大，為120o雙鍵上只有一個H或取代基例如：聚－1，4－異戊二烯第九十二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二主鏈中含共軛雙鍵主鏈上形成不對稱的π電子云，高分子呈剛性。例如：聚乙炔聚苯第九十三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（4）主鏈中有芳環(huán)或雜環(huán)聚對苯二甲酰對苯二胺（PPTA）全梯形吡隆第九十四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第九十五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二2、側(cè)基的影響在高分子鏈中引入極性取代基，將增加分子內(nèi)的相互作用；引入非極性取代基，取代基體積較大時也將影響單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)。（1）取代基的極性取代基的極性越強，非鍵合原子間的相互作用越強，內(nèi)旋轉(zhuǎn)受阻，分子鏈的柔性變差。第九十六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二思考：對PBD、PIP、CR的柔順性排序？取代基極性：PBD<PIP<CR分子鏈柔性：PBD>PIP>CR第九十七頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（2）取代基沿分子鏈排布的距離若極性取代基沿分子鏈的排布十分鄰近，非鍵合原子間呈現(xiàn)斥力，這類分子鏈的柔性較小。第九十八頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（3）取代基的空間排布第九十九頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第一百頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（4）取代基的體積非極性取代基對分子鏈柔性的影響主要是空間位阻效應(yīng)，取代基的體積增大，空間位阻增大，內(nèi)旋轉(zhuǎn)困難，分子鏈的柔性減小。第一百零一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二3、遠程結(jié)構(gòu)及其他因素的影響

分子鏈的長短、支化與交聯(lián)、分子間作用力、結(jié)晶等都會影響分子鏈的柔性。分子鏈的長短一般分子鏈越長，構(gòu)象數(shù)越多，鏈的柔順性越好。支化和交聯(lián)支鏈長，柔性降低。交聯(lián)度增加，柔性降低。分子間作用力越大，聚合物分子鏈所表現(xiàn)出的柔性越小。第一百零二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第一百零三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二關(guān)于結(jié)晶與柔順性分子結(jié)構(gòu)越規(guī)整，結(jié)晶能力越強。高分子鏈一旦結(jié)晶，鏈的柔順性就表現(xiàn)不出來，聚合物呈剛性。思考：分子鏈的柔順性越好，則高聚物材料越柔軟，對嗎？第一百零四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（二）外界條件的影響1、溫度溫度升高，分子熱運動能量增加，內(nèi)旋轉(zhuǎn)變得容易，構(gòu)象數(shù)增加，鏈的柔順性增加！2、外力3、溶劑溶劑分子和高分子鏈之間的相互作用對高分子的形態(tài)也有十分重要的影響外力作用下，高分子鏈從一種平衡構(gòu)象向另一種平衡態(tài)構(gòu)象轉(zhuǎn)變的難易程度稱為動態(tài)柔順性？、第一百零五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二三、高分子柔性的表征高分子柔性的大小，有定性和定量表示兩個方面1、統(tǒng)計熱力學(xué)的表示方法：（1）內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘（△E）：△E高，柔性差（2）構(gòu)象數(shù)（ω）：ω越大，柔性越大（3）構(gòu)象熵（S）：S=klnω（玻爾茲曼公式）

ω→1S→0高分子鏈呈剛性

ω→∞S→∞高分子鏈很柔

1<ω<∞0<S<∞高分子剛性適中第一百零六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二2、構(gòu)象統(tǒng)計表示法：（1）用均方末端距（均方回轉(zhuǎn)半徑）表示在兩種高聚物分子量相同的條件下，均方末端距越小，鏈越柔順。在兩種高聚物分子量不同的條件下，用無擾尺寸（A）表示，無擾尺寸A越小，鏈越柔順。無擾均方末端距第一百零七頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（2）空間位阻參數(shù)（剛性因子）鍵數(shù)和鍵長一定時，鏈越柔，其均方末端距越小。因此可以用實測的無擾均方末端距與自由旋轉(zhuǎn)鏈的均方末端距之比—剛性因子，作為分子鏈柔性的量度。越大，柔性差；越小，柔性好。第一百零八頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二（3）用鏈段的長短表示：第一百零九頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第四節(jié)高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（TheCondensedStateofPolymer）第一百一十頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二一、物質(zhì)的聚集態(tài)

聚集態(tài)（Condensstate）是從分子熱運動和力學(xué)狀態(tài)考慮區(qū)分的物質(zhì)的物理狀態(tài)氣態(tài)液態(tài)固態(tài)

相態(tài)（Phasestate）是從熱力學(xué)和結(jié)構(gòu)特征來區(qū)分的物質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)晶相：遠程、近程都有序液相：遠程無序、近程有序氣相：遠程、近程都無序第一百一十一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第一百一十二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二注意！

高聚物無氣態(tài)，這是因為高聚物的分子量很大，分子間作用力很大，此分子間作用力大于分子中化學(xué)鍵的鍵能，高聚物在氣化以前早已分解了，所以無氣態(tài)。因而研究單個高分子的行為都是在稀溶液中進行的。第一百一十三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二聚合物的聚集態(tài)：指高聚物內(nèi)部高分子鏈之間的幾何排列和堆砌結(jié)構(gòu)，又稱為超分子結(jié)構(gòu)。聚合物晶態(tài)（晶相）非晶態(tài)（液相）玻璃態(tài)橡膠態(tài)粘流態(tài)固態(tài)液態(tài)取向態(tài)液晶態(tài)織態(tài)第一百一十四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)由什么決定？（1）高聚物鏈的近程結(jié)構(gòu)與遠程結(jié)構(gòu)（2）高聚物的成型加工條件如PET緩慢冷卻時制品是脆性的，而迅速冷卻并雙軸拉伸的薄膜的韌性非常好。如PE、PP結(jié)晶而乙丙橡膠卻是非晶全同立構(gòu)的PP與無規(guī)立構(gòu)的PP結(jié)晶性的差異第一百一十五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二二、結(jié)晶高聚物的結(jié)構(gòu)模型1、纓狀微束模型（兩相結(jié)構(gòu)模型）這是人們多年來所接受和公認的結(jié)晶高聚物的結(jié)構(gòu)模型。這一模型的依據(jù)為：通過X-射線衍射證實：除了有晶相的衍射環(huán)外，還有非晶相造成的彌散環(huán)。第一百一十六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二2）貢獻：可以解釋一些實驗事實，比如高聚物結(jié)晶的不完全性→結(jié)晶度概念，出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力等高聚物的晶態(tài)晶區(qū)非晶區(qū)結(jié)晶缺陷區(qū)共存的狀態(tài)

但是這一模型不能解釋：用苯蒸汽腐蝕聚葵二酸乙二醇酯的球晶，觀察到球晶中非晶部分會慢慢被蒸汽腐蝕，而余下部分呈發(fā)射形式1）中心論點：晶區(qū)、非晶區(qū)互相穿插，同時存在，一條大分子鏈可能通過幾個晶區(qū)和非晶區(qū)，晶區(qū)尺寸很小，分子鏈在晶區(qū)規(guī)整排列，在非晶區(qū)無規(guī)堆砌。第一百一十七頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二2、折疊鏈模型1）、依據(jù)1957年Keller等人從0.05-0.06%的PE的二甲苯溶液中用極緩慢冷卻的方法培育成功大于50um的PE單晶體，用電鏡測得單晶薄片的厚度約為10nm（伸展的分子鏈長度可達102—103nm）。電子衍射數(shù)據(jù)證明晶片中分子鏈垂直與晶面方向排列。第一百一十八頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二2）、中心論點晶體中高分子鏈可以有規(guī)則的進行折疊3）、發(fā)展隨著對高聚物結(jié)晶形態(tài)研究的逐步深入，近年來還發(fā)現(xiàn)某些特定條件下，進行結(jié)晶可以得到部分伸直完全伸直鏈結(jié)構(gòu)的晶體。此外還發(fā)現(xiàn)高分子鏈不僅可以在一個晶片中進行折疊，還可以在一個晶片中折疊一部分又伸出晶面到另一個晶片中去參加折疊。第一百一十九頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二折疊鏈晶片的模型高分子鏈折疊的三種可能情況（a）規(guī)整折疊（b）鄰近松散環(huán)折疊（c）無規(guī)折疊第一百二十頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二第一百二十一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二

故非晶態(tài)結(jié)構(gòu)問題是一個具有普遍性的問題。非晶聚合物的本體性質(zhì)直接決定于非晶態(tài)結(jié)構(gòu)晶態(tài)高聚物中的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)也對其本體性質(zhì)有影響非晶態(tài)高聚物通常是指不結(jié)晶的聚合物⑴不能結(jié)晶的聚合物⑵能結(jié)晶，但結(jié)晶速度極慢，在通常條件下得不到晶體⑶低溫結(jié)晶性好，常溫下很難結(jié)晶⑷結(jié)晶聚合物在熔融態(tài)及過冷液體⑸晶態(tài)聚合物的晶區(qū)外的部分三、非晶態(tài)高聚物的結(jié)構(gòu)模型第一百二十二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二

聚合物的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，目前仍處于爭議階段。論爭的焦點：

1、局部有序模型（yeh兩相球粒模型，或折疊鏈纓狀膠束粒子模型）根據(jù)：電子顯微鏡觀察結(jié)果50A°左右的小顆粒（有序區(qū)）論點：高聚物非晶態(tài)包含“顆粒”和粒間兩個區(qū)域第一百二十三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二粒間區(qū)：無規(guī)線團，尺寸為1～5nm

（粒間相）特征：局部有序這個模型可能解釋結(jié)晶過程很快和非晶態(tài)聚合物的密度大于完全無規(guī)的同系物的密度。這個模型現(xiàn)已被一些學(xué)者所否定。顆粒(粒子相)有序區(qū)：分子鏈折疊，排列規(guī)整尺寸為2～4nm粒界區(qū)：圍繞有序區(qū)形成的，包含折疊鏈彎曲部分、鏈端、纏接點，尺寸為1～2nm第一百二十四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二2、無規(guī)線團模型

Flory提出，影響很大，實驗證據(jù)很多。論點：不同分子鏈之間，彼此糾纏，呈無規(guī)線團狀，非晶態(tài)高分子的排列完全是無序的，是均相，并非兩相。第一百二十五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二1、取向現(xiàn)象

取向：外場作用下，聚合物分子鏈沿外場方向排列，這種過程稱為取向。

取向的結(jié)構(gòu)條件:有一定的長徑比聚合物的取向特別容易發(fā)生取向單元：鏈段、分子鏈、晶片等取向與結(jié)晶的區(qū)別:

取向結(jié)晶一維有序或二維有序三維有序是一種熱力學(xué)非平衡態(tài)相變、平衡態(tài)各向異性各向異性或各向同性四、高聚物的取向態(tài)第一百二十六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二2、取向?qū)Ω呔畚镄阅艿挠绊?/p>

取向造成各向異性，因此取向使高聚物的力學(xué)性能、光學(xué)性能以及熱性質(zhì)等都發(fā)生顯著的變化。聚合物取向材料雙軸拉伸或吹塑的薄膜熔融擠出的管材或棒材第一百二十七頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二1）單軸取向

高分子材料只沿一個方向拉伸，分子鏈和鏈段傾向于沿著與拉伸方向平行的方向排列。

單軸取向的材料呈明顯的各向異性，平行于取向方向上，力學(xué)強度大大提高，而垂直于平行方向則降低。這是因為取向方向上強度是共價鍵的加和，而垂直于取向方向是范德華力的加和。如：纖維紡絲薄膜的單軸拉伸第一百二十八頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二2）雙軸取向

高分子材料沿一個平面的縱橫兩個方向拉伸，分子鏈取向于薄膜平面的任意方向。（圖5-44）

雙軸拉伸的薄膜在拉伸平面上就是各向同性，力學(xué)性能優(yōu)越于單軸拉伸薄膜。薄膜的雙軸拉伸第一百二十九頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二3、非晶高聚物的取向

非晶高聚物的取向比較簡單，根據(jù)取向單元的不同，可分為：1、小尺寸取向一般指鏈段的取向，此過程短，一般在Tg附近就可完成2、大尺寸取向整鏈取向，鏈段可能沒有取向，此過程長，需要在高溫下完成第一百三十頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二如何獲得高強度和適當(dāng)彈性的材料？

取向可提高強度，而分子具有一定的活動能力是保持彈性的條件。

(1)、適當(dāng)?shù)墓に囘^程可以使高分子大尺寸取向而小尺寸解取向（利用的原理就是鏈段與整鏈取向速度不同）。

(2)、剛?cè)嵯酀姆肿渔?/p>

(3)、結(jié)晶高分子取向第一百三十一頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二4、晶態(tài)高聚物的取向

晶態(tài)高聚物的拉伸取向比較復(fù)雜，過程中伴隨著復(fù)雜的分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞。1）、球晶的形變：

在拉伸的初始階段，球晶被拉長而成橢球形，此過程可逆。第一百三十二頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二2）、結(jié)晶結(jié)構(gòu)的破壞：

繼續(xù)拉伸會出現(xiàn)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的破壞，從而形成以下兩種結(jié)構(gòu)：

（1）微纖結(jié)構(gòu)：由取向的折疊鏈片晶和在取向方向上貫穿于片晶之間的伸直的分子鏈段所組成。

（2）伸直鏈晶體：形成新的取向的折疊鏈片晶形成完全伸直鏈片晶第一百三十三頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二思考：是結(jié)晶高聚物的取向態(tài)穩(wěn)定還是非晶高聚物的取向態(tài)穩(wěn)定？結(jié)晶高聚物的取向態(tài)更穩(wěn)定，因為取向后結(jié)晶高聚物中有很多物理交聯(lián)點。使解取向變得困難，使取向結(jié)構(gòu)更容易被固定下來。如：戰(zhàn)斗機的座艙罩就是定向的PMMA經(jīng)雙軸拉伸取向后制成的。第一百三十四頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二5、取向度及其測定為了研究高聚物的取向程度，引入取向度的概念。

取向度—取向的程度，是表征取向聚合物結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的一個重要參數(shù)，用取向函數(shù)（F）表示：

θ—平均取向角，是分子鏈主軸方向與取向方向之間的夾角θ取向方向分子鏈第一百三十五頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二完全未取向（無規(guī)取向）：F=0cos2θ=1/3θ=54°44″完全取向（平行取向）：F=1cos2θ=1θ=0°一般（實際取向）：0<F<1取向度的測定聲速法分子的取向度廣角X射線衍射法晶區(qū)的取向度偏振熒光法非晶區(qū)的取向度光學(xué)雙折射法鏈段的取向度第一百三十六頁，共一百五十四頁，編輯于2023年，星期二五、聚合物的液晶態(tài)結(jié)構(gòu)1888年液晶的原理首先由奧地利植物學(xué)家F.Reinitzer提出，之后，德國科學(xué)家O.Lehamann驗證了液晶的各項異性，他建議將其命名為FliessendeKrystalle，在英語中也就是液晶（LiquidCrystal或簡化為LC）60年代，美國杜邦公司先后推出了PSA（聚苯甲酰胺）及Kevelar纖維PPTA（聚對苯二甲酰對