高分子基础概论—北京化工大学—chapter3-3.ppt

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1、§3.2.3非晶态结构1哪些体系包含非晶态结构?2非晶态结构中高分子链的形态？1哪些体系中存在非晶态结构？完全不能结晶的高聚物本体中；部分结晶高聚物的非晶区；高分子熔体或高分子溶液过冷熔体（结晶高聚物熔体经骤冷而冻结的非晶态固体）2非晶态中高分子链的形态非晶结构是完全无序的均相无规线团Flory为首认为：①非晶固体中每一根高分子链都采取无规线团的构象。②各大分子链间可以相互贯通，可以相互缠结，但不存在局部有序，所以整个非晶固体是均相的。高分子非晶态结构中存在着局部有序X射线衍射，电子显微镜观察都发现非晶态结

2、构中存在着局部有序。但有序区域非常小，有序性也较低。高分子链之间存在着局部有序，会发生缠结，形成物理交联点，使得分子链运动受到周围分子的羁绊和限制。拓扑缠结：高分子链互相穿越、勾缠，链之间不能横穿移动；对高弹态和粘流态下高聚物的性能有重要影响。橡胶具有高弹性和聚合物熔体具有粘弹性的理论基础凝聚缠结：由于局部相邻高分子链间的相互作用，使局部链段平行堆砌，形成物理交联点局部尺寸很小，可能仅限于两三条相邻分子链上的几个单体单元组成的局部链段的链间平行堆砌作用：对高聚物在Tg以下的物理性能有重要影响。小结非晶高聚物

3、中每一根高分子链都采取无规线团的构象。各大分子链间可以相互贯通，可以相互缠结非晶结构中也存在局部有序，但尺寸非常小，宏观性能上表现出各项同性。3.2.4高聚物的取向结构高聚物取向结构：在某种外力作用下，分子链或其他结构单元沿外力作用方向择优排列的结构非晶高聚物1取向单元分子链（较高温度下拉伸）链段结晶高聚物晶区中的晶片，晶粒，晶带非晶区的分子链，链段组成球晶的片晶发生倾斜、滑移、取向、分离，形成新的晶型结构，如折叠链晶体、伸直链晶体2取向机理取向过程是在外力作用下，取向单元被迫有序化的过程，是取向单元的被迫

4、运动过程。取向外力要足够大，克服高聚物内部的粘滞阻力外力除去后，在分子热运动的作用下，取向单元趋向于无序化－－解取向取向结构是热力学非平衡态结构非晶高聚物取向温度：大于玻璃化转变温度（Tg），链段能够运动温度越高，链段越易取向，甚至会发生分子链取向，同时温度越高，也越容易发生解取向怎样保持取向结构？取向后，快速冷却到玻璃化转变温度（Tg）以下，延迟解取向发生；尽可能使分子链取向取向单元：链段易取向，也更易解取向分子链取向需要较高温度和更大的外力，解取向需要更长时间刚性分子链取向难，但解取向也较难结晶高聚物晶

5、粒、晶片、晶带取向取向时，需要更大的外力，或较高的温度软化点温度以上一旦形成取向结构，由于受晶格限制作用，解取向过程受阻较大，取向结构更容易保持a）流动取向指在熔融成型或浓溶液成型中，高分子化合物的分子链、链段或其它添加剂，沿剪切流动方向排列。在成型加工中，由于在管道或型腔中沿垂直于流动方向上各不同部位的流动速度不相同，存在速度梯度，卷曲的长链分子受到剪切力的作用，将沿流动方向舒展伸直而取向。典型的例子：注射成型时的注射充模流动（二）取向方式b）拉伸取向指高分子化合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用沿受

6、力方向排列。在Tg以上，Tm以下纤维单轴拉伸示意图un+1>un薄膜双轴拉伸示意图（三）取向度及其测定方法取向度：取向的程度一般用取向函数表示：φ分子链主轴与取向方向间的夹角单轴取向时，分子链平行于取向方向取向度测试方法声速法：声波传播速度在分子主链方向比垂直方向传播的快，主要反映分子链取向的情况；幻灯片17光学双折射：两个垂直方向上存在着折射率之差，反映的主要是链段取向；广角X射线衍射：衍射环的变化，反映微晶的取向度；幻灯片18红外二色法：取向试样对红外吸收存在各向异性来测量。可以分别确定晶区和非晶区的取

7、向度。工业上常用拉伸比或吹胀比来表征材料的取向程度声速法纤维取向度测定仪取向程度越高，取向方向上声波传播越快主要反映：分子链取向程度主要测晶区的取向度未取向：同心圆取向后：圆环退化成圆弧取向程度越高，圆弧越短，高度取向时，可缩小为衍射点（四）取向对高聚物性能的影响1沿取向方向，力学强度增大，韧性提高，模量增大合成纤维牵伸拉伸比对涤纶性能的影响拉伸比结晶度强度（g/den)断裂伸长率（％）Tg（℃）1311.8450712.772223.555723.083732.139833.56404327854.094

8、151.611.5904.494364.57.389拉伸比对涤纶性能的影响拉伸比结晶度强度（g/den)断裂伸长率（％）Tg（℃）1311.8450712.772223.555723.083732.139833.56404327854.094151.611.5904.494364.57.389为了得到既有高强度又有一定弹性的纤维，需要对纤维进行热定型取向度高，分子间距离缩短，分子间作用力增大，纤维模量增大，材料脆