高分子取向结构完整版.ppt
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分子链，链段（非晶区）
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非晶态高聚物取向 晶态高聚物在拉伸取向中的结构变化
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二、取向机理
取向过程是分子在外力作用下的有序化过程。 外力除去后，分子热运动使分子趋向于无序化， 即称为解取向过程。同时取向的过程是在外力 作用下运动单元运动的过程。必须克服高聚物 内部的粘滞阻力，因而完成取向过程要一定的 时间。
外形较简单的塑料制品，可利用吹塑工艺使聚合物发生 双轴取向来提高强度。例如用PMMA制作的战斗机上的 透明机舱，用PVC或ABS制作的安全帽，取向后冲击强 度得到提高。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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14
纤维在较高温度下（粘流态）牵伸，因高聚物 具有强的流动性，可以获得整链取向，冷却成型 后，在很短时间内用热空气和水蒸气很快吹塑一 下，使链段解取向收缩（这一过程叫“热处理”） 以获取弹性。未经热处理的纤维在受热时就会变 形（内衣，汗衫）。
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2、薄膜的生产
例1：目前广泛使用的全同PP包扎绳，是全 同PP薄膜经单轴拉伸再经撕裂制成，拉伸方 向十分结实（原子间化学键），而与之垂直方 向上十分容易撕开（范氏力）。
相异：取向态是一维或二维有序，结晶态是三维 有序；
取向是相对稳定的非热力学平衡态， 结晶为热力学平衡态；
取向为非自发过程，结晶为自发过程
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3 取向单元
非晶态高聚 物
分子链作为单元：分子链沿外力方 向平行排列，但链段未必取向（粘 流态时）
链段：链段取向，分子链可能仍然 杂乱无章（高弹态）
晶片，晶粒，晶带（晶区） 晶态高聚物
1、各向异性
未取向时，大分子链和链段的排列是随机的，因
而呈现各向同性。
取向后，由于在取向方向上原子之间的作用力以
化学键为主，而在与之垂直的方向上，原子之间的作用
力以范德华力为主，因而呈现各向异性。
由此使材料在力学、光学和热学性能上取向前后
产生显著差别。
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2、热力学上是一种非平衡状态
取向过程是一种分子的有序化过程，而热运动却使分子趋
向杂乱无序，即所谓解取向过程。在热力学上，解取向是自发
过程，而取向过程必须通过外力场的帮助才能实现。
在高弹态下，拉伸可使链段取向，但外力去除后，链段
就自发解取向，恢复原状。在粘流态下，外力可使分子链取向，
但外力去除，分子链就自发解取向。
为了维持取向状态，必须在取向后把温度迅速降至玻璃
化温度以下，使分子和链段的运动“冻结”起来，以获取具有
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7
1. 各取向单元的取相机理
（1）链段取向：通过单键的内旋转引起的链段运动来完 成，这种取向在玻璃化温度以上就可以进行。
（2）分子链取向：通过各链段的协同运动来完成，只有 在粘流态下才能实现。
（3）晶粒的取向：通过晶区的破坏和重新排列来完成， 一般需在外力作用下进行。即伴随晶片的倾斜、滑移 过程，原有的折叠链晶片被拉伸破坏，重新为新的折 叠链晶片、伸直链微晶或由球晶转变为微纤结构。
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2、非晶态聚合物的取向
对于非晶态聚合物，有链段取向和分子取向两种可能， 在高弹态下只发生链段取向，不发生分子取向。
在粘流态下，两种都发生，但首先发生链段的取向， 然后才发生整个分子的取向。
3、晶态聚合物的取向
非晶区中可能发生链段取向和分子链的取向；晶区中
还可能发生晶粒的取向。
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三、取向的特点
高分子的取向态结构
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1
目录
一、聚合物的取向 二、取向机理 三、取向特点
四、取向方向
五、取向研究的应用
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2
一、聚合物的取向
1. 取向：在外力作用下，高分子链、链段以及 结晶高聚物的晶片、晶带沿外力作用方向择 优排列。
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3
2. 取向态和结晶态
相同：都与高分子有序性相关，是熵减小的 过程
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例2：电影胶片的片基，录音、录像的带基等薄 膜制品，大都是通过双轴拉伸而制成。
性能特点：双轴取向后薄膜不存在薄弱方向， 可全面提高强度和耐褶性，而且由于薄膜平面 上不存在各向异性，存放时不发生不均匀收缩， 这对于作摄影胶片的薄膜材料很重要，不会造 成影象失真。
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3、塑料的吹塑
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五、取向研究的应用
1、合成纤维的生产
纺丝时拉伸使纤维取向度提高后，虽然抗张强度提高 ，但 是由于取向过度，分子排列过于规整，分子间相互作用力 太大，分子的弹性却太小了，纤维变得僵硬、脆。为了获 得一定的强度和一定的弹性的纤维，可以在成型加工时利 用分子链取向和链段取向速度的不同，用慢的取向过程使 整个分子链获得良好的取向，以达到高强度，然后再用快 的取向过程使链段解取向，使之具有弹性。
取向的材料。
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四、取向方式
Z
1、单轴取向
材料只沿一个方向拉 伸，长度增加，厚度和 宽度减少，大分子链或 链段沿拉伸方向择优取 向
单轴取向——纤维
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2、双轴取向
材料沿两个垂直的方 向拉伸，面积增加，厚 度减少，大分子链或链 段倾向于与拉伸平面平 行排列。
Z
双轴取向——薄膜
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非晶态高聚物取向 晶态高聚物在拉伸取向中的结构变化
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二、取向机理
取向过程是分子在外力作用下的有序化过程。 外力除去后，分子热运动使分子趋向于无序化， 即称为解取向过程。同时取向的过程是在外力 作用下运动单元运动的过程。必须克服高聚物 内部的粘滞阻力，因而完成取向过程要一定的 时间。
外形较简单的塑料制品，可利用吹塑工艺使聚合物发生 双轴取向来提高强度。例如用PMMA制作的战斗机上的 透明机舱，用PVC或ABS制作的安全帽，取向后冲击强 度得到提高。
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纤维在较高温度下（粘流态）牵伸，因高聚物 具有强的流动性，可以获得整链取向，冷却成型 后，在很短时间内用热空气和水蒸气很快吹塑一 下，使链段解取向收缩（这一过程叫“热处理”） 以获取弹性。未经热处理的纤维在受热时就会变 形（内衣，汗衫）。
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2、薄膜的生产
例1：目前广泛使用的全同PP包扎绳，是全 同PP薄膜经单轴拉伸再经撕裂制成，拉伸方 向十分结实（原子间化学键），而与之垂直方 向上十分容易撕开（范氏力）。
相异：取向态是一维或二维有序，结晶态是三维 有序；
取向是相对稳定的非热力学平衡态， 结晶为热力学平衡态；
取向为非自发过程，结晶为自发过程
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3 取向单元
非晶态高聚 物
分子链作为单元：分子链沿外力方 向平行排列，但链段未必取向（粘 流态时）
链段：链段取向，分子链可能仍然 杂乱无章（高弹态）
晶片，晶粒，晶带（晶区） 晶态高聚物
1、各向异性
未取向时，大分子链和链段的排列是随机的，因
而呈现各向同性。
取向后，由于在取向方向上原子之间的作用力以
化学键为主，而在与之垂直的方向上，原子之间的作用
力以范德华力为主，因而呈现各向异性。
由此使材料在力学、光学和热学性能上取向前后
产生显著差别。
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2、热力学上是一种非平衡状态
取向过程是一种分子的有序化过程，而热运动却使分子趋
向杂乱无序，即所谓解取向过程。在热力学上，解取向是自发
过程，而取向过程必须通过外力场的帮助才能实现。
在高弹态下，拉伸可使链段取向，但外力去除后，链段
就自发解取向，恢复原状。在粘流态下，外力可使分子链取向，
但外力去除，分子链就自发解取向。
为了维持取向状态，必须在取向后把温度迅速降至玻璃
化温度以下，使分子和链段的运动“冻结”起来，以获取具有
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1. 各取向单元的取相机理
（1）链段取向：通过单键的内旋转引起的链段运动来完 成，这种取向在玻璃化温度以上就可以进行。
（2）分子链取向：通过各链段的协同运动来完成，只有 在粘流态下才能实现。
（3）晶粒的取向：通过晶区的破坏和重新排列来完成， 一般需在外力作用下进行。即伴随晶片的倾斜、滑移 过程，原有的折叠链晶片被拉伸破坏，重新为新的折 叠链晶片、伸直链微晶或由球晶转变为微纤结构。
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2、非晶态聚合物的取向
对于非晶态聚合物，有链段取向和分子取向两种可能， 在高弹态下只发生链段取向，不发生分子取向。
在粘流态下，两种都发生，但首先发生链段的取向， 然后才发生整个分子的取向。
3、晶态聚合物的取向
非晶区中可能发生链段取向和分子链的取向；晶区中
还可能发生晶粒的取向。
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三、取向的特点
高分子的取向态结构
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一、聚合物的取向 二、取向机理 三、取向特点
四、取向方向
五、取向研究的应用
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一、聚合物的取向
1. 取向：在外力作用下，高分子链、链段以及 结晶高聚物的晶片、晶带沿外力作用方向择 优排列。
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2. 取向态和结晶态
相同：都与高分子有序性相关，是熵减小的 过程
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例2：电影胶片的片基，录音、录像的带基等薄 膜制品，大都是通过双轴拉伸而制成。
性能特点：双轴取向后薄膜不存在薄弱方向， 可全面提高强度和耐褶性，而且由于薄膜平面 上不存在各向异性，存放时不发生不均匀收缩， 这对于作摄影胶片的薄膜材料很重要，不会造 成影象失真。
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3、塑料的吹塑
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五、取向研究的应用
1、合成纤维的生产
纺丝时拉伸使纤维取向度提高后，虽然抗张强度提高 ，但 是由于取向过度，分子排列过于规整，分子间相互作用力 太大，分子的弹性却太小了，纤维变得僵硬、脆。为了获 得一定的强度和一定的弹性的纤维，可以在成型加工时利 用分子链取向和链段取向速度的不同，用慢的取向过程使 整个分子链获得良好的取向，以达到高强度，然后再用快 的取向过程使链段解取向，使之具有弹性。
取向的材料。
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四、取向方式
Z
1、单轴取向
材料只沿一个方向拉 伸，长度增加，厚度和 宽度减少，大分子链或 链段沿拉伸方向择优取 向
单轴取向——纤维
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2、双轴取向
材料沿两个垂直的方 向拉伸，面积增加，厚 度减少，大分子链或链 段倾向于与拉伸平面平 行排列。
Z
双轴取向——薄膜
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