3.聚合物的取向态结构

聚合物的取向态结构

1.取向：大分子链、链段或微晶在某些外力作用下，可以沿着外力方向有序排列，这种有

序排列叫做取向（一维或二维有序）<非平衡状态>

2.取向对材料性能的影响

（1）沿取向方向上的力学性能提高，与取向垂直的方向上则降低

（2）产生光学双折射现象

（3）使用温度提高，密度、Tg、结晶度都会提高

3.取向的类型

（1）单轴取向：分子链或链段沿拉伸方向择优取向（纤维）

（2）双轴取向：分子链或链段倾向于与拉伸平面平行排列，但在x、y平面内分子的排列是无序的（薄膜）

4.取向机理

（1）链段取向：通过单键的内旋转引起的链段运动来完成（>Tg）

（2）分子链取向：通过各链段的协调运动来完成（Tf）

（3）晶粒取向：通过晶区的破坏和重新排列来完成（外力作用）

①非晶态聚合物的取向：高弹态：链段取向；粘流态：分子链取向

②晶态聚合物的取向：微晶取向；非晶区中发生链段和分子链取向（外力作用下）

5.解取向：外力场除去，分子热运动将使有序结构自发地趋向无序化（熵增）

（1）解取向：链段解取向、分子链解取向：取向越快，解取向越快，故链段解取向优先发生

（2）取向后降温至Tg以下，“冻结”获取向材料

（3）晶态取向比非晶态取向稳定；晶态取向在晶格破坏之前是无法解取向的

6.解取向的表征

（1）取向函数物理意义：定量表示取向程度

（2）取向单元完全平行于参考方向：φ=0，f=1（理想取向）

取向单元完全垂直于参考方向：φ=90°，f=﹣1/2

完全不取向：f=0

7.取向度的测定

实验原理：

（1）双折射法：分别测定平行和垂直于纤维轴的折光指数，其差值的最大值可以用来计算取向度

（2）声速法：声速在高聚物中的传播速度与高分子链的取向有关，可以用平行和垂直于分子链方向上的声速来计算取向度（取向方向上的传播速度比垂直于取向方向上的传播速度快）（3）XRD：测定衍射圆弧强度来计算取向函数或测定cos2φ来计算f

（4）红外二色法：聚合物试样中某基团的吸光强度与振动偶极距M有关，未取向高聚物M 的变化方向呈均匀分布，而取向聚合物M也发生取向