非晶态与取向态液晶态与织态结构.ppt

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1、第2章聚合物的凝聚态结构非晶态结构(Amorphous)取向态结构(Orientation)液晶态(LiquidCrystal)高分子合金(PolymerAlloy)2.2非晶态结构非晶态聚合物通常指完全不结晶的聚合物.包括玻璃体,高弹体和熔体.从分子结构上讲,非晶态聚合物包括:链结构规整性差的高分子,如a-PP,PS等链结构具有一定的规整性,但结晶速率极慢,如PC等常温为高弹态,如PB等非晶态结构模型无规线团模型:Flory在非晶态聚合物中，高分子链无论在溶剂或者本体中，均具有相同的旋转半径，呈现无扰的高斯线团状态。橡胶弹性模量不随稀释剂的加入而变化橡胶的弹性理论和溶液的流体力学性

2、能局部有序模型:Yeh等认为非晶聚合物中具有3~10nm范围的局部有序性。SANS测量的分子尺寸一般大于10nm,而对小于10nm的区域不敏感密度比完全无序模型计算的要高某些聚合物结晶速度极快TEM直接观察的结果RandomcoilsLocalorders,ifexist,arelimitedtoshort-rangenomorethanafewoftensofAngstroms.localorders2.3液晶态结构LiquidCrystal液晶态是物质的一种存在形态,它具有晶体的光学各向异性,又具有液体的流动性质,又称之为介晶态2.3.1液晶聚合物的结构与性能一些物质的结晶结构受热

3、熔融或被溶剂溶解后，表观上虽然变成了具有流动性的液体物质，但结构上仍然保持着晶体结构特有的一维或二维有序排列，形成一种兼有部分晶体和液体性质的过渡状态，这种中间状态称为液晶态。其所处状态的物质称为液晶。液晶有小分子液晶和高分子液晶,液晶高分子具有高强度、高模量、高流动性2.3.2液晶的发展历史1888年,奥地利植物学家F.Reinitzer观察到胆甾醇酯具有双熔点现象,而且从升温和降温到这两个熔点之间呈现出不同的光学各向异性德国物理学家O.Lehmann对其进行深入研究,并发明了光学显微镜热台和偏光显微镜,初步阐明了其结构变化.1960’s，美国杜邦公司(DuPont’s)先后推出了P

4、BA(聚苯甲酰胺)及Kevelar纤维(PPTA,聚对苯二甲酰对苯二胺)，标志了液晶研究的工业化发展的开始2.3.2液晶的发展历史液晶相的发现液晶的发现应该归功于Reinitzer和Lehmann液晶相的发现-两个熔点液晶研究开始于1888年。当年，奥地利植物学家FriedrichReinitzer观察到一个奇怪的现象对胆甾醇苯甲酸酯固体进行加热时发现有两个熔点。在他的实验中，加热固体样品时可以观察到晶体变为雾浊的液体；当他进一步升高温度时，雾浊的液体突然变成清亮的液体。德国物理学家OttoLehmann用带有热台的偏光显微镜做了细致的观测，并赋予这一物质形态以新的名称--液晶(190

5、0)1960’s，美国杜邦公司(DuPont’s)先后推出了PBA(聚苯甲酰胺)及Kevelar纤维(PPTA,聚对苯二甲酰对苯二胺)，标志了液晶研究的工业化发展的开始2.3.3液晶的化学结构与分类不论高分子还是小分子液晶，形成有序流体都必须具备一定条件，从结构上讲，称其为液晶基元液晶基元包括棒状(条状)、盘状或双亲性分子棒状(或条状)长径比大于4盘状轴比小于1/4双亲性分子有特殊的相互作用力MBBAC22oN47oI2.5nm0.5nm5CBC18oN36oI2nm液晶的分类按液晶基元所在位置分：主链液晶侧链液晶主侧链液晶按液晶形成的条件分类溶致液晶：液晶物质溶于溶剂所得到的液晶核酸

6、，蛋白质，芳族聚酰胺PBT,PPTA(Kevlar)和聚芳杂环PBZT,PBO热致液晶：液晶物质加热熔融形成的液晶共聚酯，聚芳酯Xydar,Vector,Rodrum按液晶核的排列分类棒状向列相N：只有方向序无位置序近晶A相SA：有位置序和方向序近晶C相SC：有位置序和方向序且既有层面的法向方向又有晶核的共分方向盘状向列相(DiscoticN)DN柱相向列相(nematic)只有方向序，没有位置序近晶A相(smectic)有位置序和方向序，但在层内无序近晶C相有位置序和方向序，但方向矢与位置矢有夹角盘状2.3.4.液晶的特性与应用特性：特别有意义的是它的独特流动性。AB段：浓度很小时，

7、刚性高分子在溶液中均匀分散，无规取向，形成各向同性的均匀溶液，随浓度增大，体系增加，粘度出现极大值时达到临界浓度c1*。ABCDBC段：达到C1*后，体系开始建立起一定的有序区域结构，形成向列型液晶，使粘度迅速下降，此时溶液中各向同性相与各向异性相共存浓度继续增大时，各向异性所占比例增大，粘度减小至体系成为均匀的各向异性溶液，粘度达到最小值，此时浓度为另一临界值C2*。CD段：当C>C2*后，粘度随浓度增大而增大。ABCD液晶的应用液晶原位增强