第2章凝聚态2

1、1高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构不完善结晶和结晶度不完善结晶和结晶度结晶度结晶度： 实际晶态聚合物中，通常晶区和非晶区同时存在实际晶态聚合物中，通常晶区和非晶区同时存在的。结晶度即试样中结晶部分所占的质量分数的。结晶度即试样中结晶部分所占的质量分数( (质量结晶度质量结晶度) )或者体积分数或者体积分数( (体积结晶度体积结晶度) )。%100%100accvcaccwcVVVfWWWfX-ray衍射法衍射法密度法密度法红外光谱法红外光谱法量热法（量热法（DSC法）法）2注：由于聚合物多数都是部分结晶，因此晶区和非晶区的划分并不明确，也就无法准确测定聚合度。因此必须借助于其他的方法间接测

2、量（与方法有关）：密度法、X射线衍射法、量热法、红外光谱法等（该部分要求自学）高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构3高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构密度法密度法- -最常用的最为方便的方法最常用的最为方便的方法测试依据：测试依据：纯纯的聚合物结晶比纯的非晶具有较大的密度，的聚合物结晶比纯的非晶具有较大的密度，结晶聚合物中两相共存，密度介于两者之间（或者晶区的比结晶聚合物中两相共存，密度介于两者之间（或者晶区的比容小于非晶区的比容）假定结晶部分与非晶部分的质量与体容小于非晶区的比容）假定结晶部分与非晶部分的质量与体积具有线性可加和性，那么通过密度或比容的测定就可以计积具有线性可加和性，那么通

3、过密度或比容的测定就可以计算结晶度。算结晶度。在一定温度下，在一定温度下，polymerpolymer的比容具有加和关系：的比容具有加和关系：a)1 (wccwcff4高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构accccaacaawcvvvvf1111与此类似，从密度的线性加和出发，有与此类似，从密度的线性加和出发，有avccvcff)1 ( vccwcff%100acavcf5高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构积结晶度？试样的密度和质量、体，试由以上数据计算（体积单元为重量为，由文献查得，某树脂的)51. 0,96. 2,42. 11092. 2/10335. 1/1050. 133333cmc

4、cmbcmaKgmKgmKgac%1 .18%4 .16%100335. 150. 1335. 1362. 1/10362. 11051. 096. 242. 11092. 2vw) 13363acacwcacavcffmKg6注意：注意： 聚合物按结晶可分为：聚合物按结晶可分为：结晶性和非结晶性结晶性和非结晶性聚合物聚合物 非结晶性聚合物不能结晶，而结晶性聚合物可处于结非结晶性聚合物不能结晶，而结晶性聚合物可处于结晶和非晶状态晶和非晶状态 聚合物结晶能力和结晶速度的差别根本原因是聚合物结晶能力和结晶速度的差别根本原因是不同的高不同的高分子具有不同的结构特征分子具有不同的结构特征，而这些结构特

5、征中能不能和，而这些结构特征中能不能和容易不容易容易不容易规整排列形成高度有序的的晶格规整排列形成高度有序的的晶格是关键。是关键。 结晶条件：结晶条件： 必要条件：分子对称性和规整性必要条件：分子对称性和规整性 充分条件：温度和时间充分条件：温度和时间聚合物的结晶行为和结晶动力学聚合物的结晶行为和结晶动力学高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构7(1)链的对称性和规整性链的对称性和规整性：对称性高，所以极易结晶（任何苛刻条件均可，例如对称性高，所以极易结晶（任何苛刻条件均可，例如在液氧中急冷也能结晶）在液氧中急冷也能结晶） 但氯化得到结晶能力几乎丧但氯化得到结晶能力几乎丧尽，对称性破坏了（注意：

6、无规立构的也可一定程尽，对称性破坏了（注意：无规立构的也可一定程度结晶，有人认为度结晶，有人认为l的电负性使分子链上氯原子相互错开的电负性使分子链上氯原子相互错开排列，近似于间同立构，所以可微弱结晶）。排列，近似于间同立构，所以可微弱结晶）。PE：CH2CH2nPTFE：CF2CF2n高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构8 对称性取代的烯类高聚物也能结晶。对称性取代的烯类高聚物也能结晶。 另外还有聚酯（polyester），尼龙（nylon），聚砜（PSF）等。 链的空间立构规整性上升，结晶能力也提高链的空间立构规整性上升，结晶能力也提高A有规立构的都可以结晶：全同PP；全同（间同）PMMA；

7、全同PS；全顺式；全反式，聚丁二烯。B无规立构PP、无规立构PMMA、无规立构PS均为典型的非结晶高聚物CH2CClClnCH2CnCH3CH3CnOHH高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构9高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构10(3)共聚物共聚物 无规共聚通常使结晶能力下降无规共聚通常使结晶能力下降 两种共聚物单元结晶结构不同时：两种共聚物单元结晶结构不同时： 一种组分占优势时该一种组分占优势时该P可结晶；可结晶； 两组分配比相近时，结晶两组分配比相近时，结晶。 两种共聚物单元结晶结构相同时可结晶。两种共聚物单元结晶结构相同时可结晶。 嵌段共聚物对各处组分的结晶无影响嵌段共聚物对各处组分的

8、结晶无影响高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构11答：聚乙烯分子链柔性且规整性好，因此容易结晶，得答：聚乙烯分子链柔性且规整性好，因此容易结晶，得到的时结晶态的到的时结晶态的PE，可以作为塑料使用。全同立构聚，可以作为塑料使用。全同立构聚丙烯分子柔顺性也较好，而且分子链规整性好，也是丙烯分子柔顺性也较好，而且分子链规整性好，也是容易结晶的高聚物，常温下作为塑料使用。而乙丙橡容易结晶的高聚物，常温下作为塑料使用。而乙丙橡胶由于是无规共聚，分子链上甲基的位置是完全无规胶由于是无规共聚，分子链上甲基的位置是完全无规的，因此分子整体规整性被破坏，难以形成结晶结构，的，因此分子整体规整性被破坏，难以形成

9、结晶结构，常作为橡胶使用。常作为橡胶使用。高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构思考题：聚乙烯是塑料，全同立构的聚丙烯也是塑料，为思考题：聚乙烯是塑料，全同立构的聚丙烯也是塑料，为什么乙烯和少量丙烯的共聚物却是乙丙橡胶？什么乙烯和少量丙烯的共聚物却是乙丙橡胶？12（3）链的柔性）链的柔性 对于柔性比较好的聚合物，容易结晶。对于柔性比较好的聚合物，容易结晶。思考题：聚二甲基硅氧烷的柔顺性好，为思考题：聚二甲基硅氧烷的柔顺性好，为什么不能结晶？什么不能结晶？答：柔顺性太大时，分子链虽然容易向晶答：柔顺性太大时，分子链虽然容易向晶体表面扩散，但也容易从晶格上脱落，体表面扩散，但也容易从晶格上脱落，所以

10、也不能结晶。所以也不能结晶。高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构13(4)分子间氢键：分子间氢键： 使结晶能力上升（有氢键使分子间力增大，也使使结晶能力上升（有氢键使分子间力增大，也使分子变得刚硬，两种作用的结果还是利于结晶）。分子变得刚硬，两种作用的结果还是利于结晶）。例如：尼龙，聚乙烯醇例如：尼龙，聚乙烯醇(5)支化：支化： 越多，结晶下降（因为支化的分子链不规整，难越多，结晶下降（因为支化的分子链不规整，难以结晶）；交联越多，结晶也下降（因为交联的以结晶）；交联越多，结晶也下降（因为交联的分子链不规整，难以结晶）分子链不规整，难以结晶）高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构14外力、溶剂、

11、杂质对结晶速度的影响外力、溶剂、杂质对结晶速度的影响 一定压力下可使一定压力下可使P在在Tm处结晶处结晶 应力可加速结晶应力可加速结晶 溶剂可产生诱导结晶溶剂可产生诱导结晶 杂质可促进或阻碍结晶杂质可促进或阻碍结晶影响结晶速率的其他因素影响结晶速率的其他因素高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构为什么拉伸能提高结晶聚合物的结晶度？为什么拉伸能提高结晶聚合物的结晶度？答：未拉伸时，高分子链呈现无规线团的答：未拉伸时，高分子链呈现无规线团的构象，分子链形成有序结构的能力较差；构象，分子链形成有序结构的能力较差；拉伸使分子链被拉直，分子链相互平行拉伸使分子链被拉直，分子链相互平行的概率变大，有利于将更

12、多的链段排入的概率变大，有利于将更多的链段排入晶格中去，从而使高分子的晶格中去，从而使高分子的 结晶度得到结晶度得到提高。提高。151.PE,PVC,PVDC结晶能力的强弱顺序是（）结晶能力的强弱顺序是（）a PEPVCPVDC b PVDCPEPVCc PEPVDCPVC2.HDPE的结晶度比的结晶度比LDPE（）（）a 高高 b 低低 c 相等相等163.分子链的对称性越高，分子链的对称性越高，_形成晶体；形成晶体；分子链的规整性越好，分子链的规整性越好，_结晶。结晶。4.共聚使共聚使PE的结晶能力的结晶能力_，结晶度结晶度_，链的规整性，链的规整性 _。 1718高分子的聚集态结构高分子

13、的聚集态结构聚合物的聚合物的取向态结构取向态结构 取向取向(orientation)： 当线型高分子充分伸展的时候，其长度为宽度的几百、当线型高分子充分伸展的时候，其长度为宽度的几百、几千甚至几万倍，具有明显的几何不对称性。因此，在外几千甚至几万倍，具有明显的几何不对称性。因此，在外场作用下，分子链、链段及结晶高聚物的晶片、晶带将沿场作用下，分子链、链段及结晶高聚物的晶片、晶带将沿着外场方向排列，这一过程称为取向。着外场方向排列，这一过程称为取向。 19取向单元取向单元分子取向分子取向晶粒取向：晶粒的晶轴或者晶面朝着某个方向晶粒取向：晶粒的晶轴或者晶面朝着某个方向 或与某特定方向成一定角度或与

14、某特定方向成一定角度高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构高聚物的取向方式和分子排列高聚物的取向方式和分子排列单轴取向单轴取向 ：材料只沿某一个方向拉伸，长度增：材料只沿某一个方向拉伸，长度增加，宽度和厚度减小加，宽度和厚度减小-纤维的牵伸纤维的牵伸双轴取向：材料沿两个互相垂直的方向（双轴取向：材料沿两个互相垂直的方向（X,Y)拉伸，面积增加，厚度减小，高分子链或链段拉伸，面积增加，厚度减小，高分子链或链段倾向于与拉伸平面平行排列，但是在倾向于与拉伸平面平行排列，但是在x，y面上面上无序无序取向：一维有序，取向：一维有序， 二维有序二维有序结晶：三维有序结晶：三维有序20高分子的聚集态结构高分子

15、的聚集态结构单轴取向单轴取向：在一个轴向上施以外力，使分子链沿一个：在一个轴向上施以外力，使分子链沿一个方向取向。方向取向。 如纤维纺丝：如纤维纺丝：再如薄膜的单轴拉伸再如薄膜的单轴拉伸21高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构22高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构双轴取向双轴取向：一般在两个垂直方向施加外力。如薄膜双轴拉：一般在两个垂直方向施加外力。如薄膜双轴拉伸，使分子链取向平行薄膜平面的任意方向。在薄膜平面伸，使分子链取向平行薄膜平面的任意方向。在薄膜平面的各方向的性能相近。的各方向的性能相近。薄膜的双轴拉伸取向：薄膜的双轴拉伸取向：23高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构薄膜挤压吹塑薄

16、膜挤压吹塑机机24高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构取向是一种分子有序化的过程，外力除去后，在取向是一种分子有序化的过程，外力除去后，在热运动影响下，高分子链又趋向于无序解取热运动影响下，高分子链又趋向于无序解取向。取向在热力学上是非平衡态。取向条件不同，向。取向在热力学上是非平衡态。取向条件不同，取向单元也不相同。取向单元也不相同。取向的特点取向的特点25高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构取向与解取向的意义和应用取向与解取向的意义和应用加工成型时可以利用分子链取向和链段取向速度的不同，用加工成型时可以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高分子链得到良好的取向，以达到高

17、强慢的取向过程使整个高分子链得到良好的取向，以达到高强度而后再用快的过程使链段解取向，使具有弹性度而后再用快的过程使链段解取向，使具有弹性。26高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构以粘胶丝为例，当粘胶丝自喷丝口咬入酸性介质时，粘胶丝以粘胶丝为例，当粘胶丝自喷丝口咬入酸性介质时，粘胶丝开始凝固，于凝固未完全的溶胀态和较高温度下进行拉伸，开始凝固，于凝固未完全的溶胀态和较高温度下进行拉伸，此时高聚物仍有显著的流动性，可以获得此时高聚物仍有显著的流动性，可以获得整链整链的取向，然后的取向，然后在很短的时间内用热空气和水蒸汽很快地吹一下，使在很短的时间内用热空气和水蒸汽很快地吹一下，使链段解链段解取向

18、取向，消除内部应力。，消除内部应力。这样得到的粘胶纤维是比较理想的，热处理的温度和时间要这样得到的粘胶纤维是比较理想的，热处理的温度和时间要恰当，以便使链段解取向而整链不解取向。如果热处理时间恰当，以便使链段解取向而整链不解取向。如果热处理时间过长，整链也会解取向而使纤维丧失强度。热处理的另一个过长，整链也会解取向而使纤维丧失强度。热处理的另一个重要作用是减小纤维的沸水收缩率。如果纤维未经热处理，重要作用是减小纤维的沸水收缩率。如果纤维未经热处理，被拉直了的链段有强烈的蜷曲倾向，纤维在受热或使用过程被拉直了的链段有强烈的蜷曲倾向，纤维在受热或使用过程中就会自动收缩，这样织物便会变形。经热处理过

19、的纤维，中就会自动收缩，这样织物便会变形。经热处理过的纤维，其链段己发生蜷曲，在使用过程中不会变形。其链段己发生蜷曲，在使用过程中不会变形。27 思考题：何谓高聚物的取向？为什么有的材料（如纤维）进何谓高聚物的取向？为什么有的材料（如纤维）进行单轴取向，有的材料（如薄膜），则需要双轴取向？说明行单轴取向，有的材料（如薄膜），则需要双轴取向？说明理由。理由。 高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构解：当线型高分子充分伸展的时候，其长度为宽度的几百、解：当线型高分子充分伸展的时候，其长度为宽度的几百、几千甚至几万倍，具有明显的几何不对称性。因此，在外场几千甚至几万倍，具有明显的几何不对称性。因此，在

20、外场作用下，分子链、链段及结晶高聚物的晶片、晶带将沿着外作用下，分子链、链段及结晶高聚物的晶片、晶带将沿着外场方向排列，这一过程称为取向。场方向排列，这一过程称为取向。对于不同的材料，不同的使用要求，要采用不同的取向方式，对于不同的材料，不同的使用要求，要采用不同的取向方式，如单轴取向和双轴取向。单轴取向是高聚物材料只沿一个方如单轴取向和双轴取向。单轴取向是高聚物材料只沿一个方向拉伸，分子链、链段或晶片、晶带倾向于沿着与拉伸方向向拉伸，分子链、链段或晶片、晶带倾向于沿着与拉伸方向平行的方向排列。对纤维进行单轴取向，可以提高取向方向平行的方向排列。对纤维进行单轴取向，可以提高取向方向上纤维的断裂

21、强度和冲击强度（因断裂时主价键的比例增上纤维的断裂强度和冲击强度（因断裂时主价键的比例增加），以满足其应用的要求。加），以满足其应用的要求。 28 双轴取向是高聚物材料沿着它的平面纵横两个方向拉双轴取向是高聚物材料沿着它的平面纵横两个方向拉伸，高分子链倾向于与平面平行的方向排列，但在此伸，高分子链倾向于与平面平行的方向排列，但在此平面内分子链的方向是无规的。薄膜虽然也可以单轴平面内分子链的方向是无规的。薄膜虽然也可以单轴拉伸取向，但单轴取向的薄膜，其平面内出现明显的拉伸取向，但单轴取向的薄膜，其平面内出现明显的各向异性，在平行于取向的方向上，薄膜的强度有所各向异性，在平行于取向的方向上，薄膜的

22、强度有所提高，但在垂直于取向方向上却使其强度下降了，实提高，但在垂直于取向方向上却使其强度下降了，实际强度甚至比未取向的薄膜还差，例如包装用的塑料际强度甚至比未取向的薄膜还差，例如包装用的塑料绳（称为撕裂薄膜）就是这种情况。因此，薄膜需要绳（称为撕裂薄膜）就是这种情况。因此，薄膜需要双轴取向，使分子链取平行于薄膜平面的任意方向。双轴取向，使分子链取平行于薄膜平面的任意方向。这样，薄膜在平面上就是各向同性，能满足实际应用这样，薄膜在平面上就是各向同性，能满足实际应用的要求。的要求。 高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构29 思考题：思考题：普通有机玻璃在常温下基本普通有机玻璃在常温下基本属于脆性

23、材料，当它受到冲击作用时，属于脆性材料，当它受到冲击作用时，会像无机玻璃一样大面积破裂；而双轴会像无机玻璃一样大面积破裂；而双轴拉伸定向有机玻璃坐舱盖受到冲击时，拉伸定向有机玻璃坐舱盖受到冲击时，有可能只出现局部破坏（如穿孔）。试有可能只出现局部破坏（如穿孔）。试从普通有机玻璃和双轴拉伸定向有机玻从普通有机玻璃和双轴拉伸定向有机玻璃凝聚态结构上的差别来分析它们冲击璃凝聚态结构上的差别来分析它们冲击韧性不同的原因。韧性不同的原因。高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构30 答：双轴拉伸定向有机玻璃使分子链取答：双轴拉伸定向有机玻璃使分子链取向平行于有机玻璃平面的任意方向，这向平行于有机玻璃平面的任

24、意方向，这样在平面上就是各向同性，所以它的抗样在平面上就是各向同性，所以它的抗冲击韧性比较高；而普通有机玻璃没有冲击韧性比较高；而普通有机玻璃没有取向，呈现各向同性，脆性大，所以它取向，呈现各向同性，脆性大，所以它的抗冲击韧性很低。的抗冲击韧性很低。高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构311231cos01osc1445431osc01cos321222FarFFF，完全取向，则如果，完全未取向，则如果向的夹角链的主轴方向与取向方 7.9.3 取向度及其测定方法取向度及其测定方法高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构32 测定方法：测定方法： 声波传播法：声波传播法：测得的取向度反映的是晶区和非

25、晶区取向总结测得的取向度反映的是晶区和非晶区取向总结果。整个大分子链的取向果。整个大分子链的取向 光学双折射光学双折射法：晶区与非晶区的链段的取向法：晶区与非晶区的链段的取向 广角广角x x射线衍射法射线衍射法：晶区、晶胞的取向度：晶区、晶胞的取向度 红外二色性法：红外二色性法：分别测定晶区和非晶区的取向度分别测定晶区和非晶区的取向度 偏振荧光等方法：偏振荧光等方法：非晶区的取向度非晶区的取向度 每种方法测定的结果难以比较每种方法测定的结果难以比较高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构337.9 7.9 高聚物的液晶态结构高聚物的液晶态结构高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构定义：某些物质的结晶

26、在熔融或溶解之后定义：某些物质的结晶在熔融或溶解之后, ,虽然虽然失去固态物质的刚性，获得液态物质的流动性，失去固态物质的刚性，获得液态物质的流动性，却仍然部分保持晶态物质的有序排列，从而在物却仍然部分保持晶态物质的有序排列，从而在物理性质上呈现各向异性，形成一种兼有晶体和液理性质上呈现各向异性，形成一种兼有晶体和液体部分性质的过渡状态，称为液晶态，这种物质体部分性质的过渡状态，称为液晶态，这种物质称为液晶。称为液晶。34晶体三维有序晶体三维有序液态的无序液态的无序液晶液晶高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构35 液晶分子通常具有刚性的分子结构，分子的长度和液晶分子通常具有刚性的分子结构，分子

27、的长度和宽度之比宽度之比R 1，呈棒状或似棒状构象，同时还应具，呈棒状或似棒状构象，同时还应具有在液态维持分子的某种有序排列所必需的凝聚力有在液态维持分子的某种有序排列所必需的凝聚力（晶原或介原），一般与对位苯撑、强极性基团、（晶原或介原），一般与对位苯撑、强极性基团、高度可极化基团或氢键相连；此外液晶的流动性还高度可极化基团或氢键相连；此外液晶的流动性还要求分子结构上必须有一定的柔性部分。要求分子结构上必须有一定的柔性部分。高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构36具有棒状几何特征的分子化学结构可概括写为：具有棒状几何特征的分子化学结构可概括写为：由三部分组成：由三部分组成：(1)(1)由两个

28、或更多芳香族环组成由两个或更多芳香族环组成“核心核心”，最常，最常见的是苯环，也可以是杂环或脂环；见的是苯环，也可以是杂环或脂环；(2)(2)有一两个桥键有一两个桥键A-BA-B，将，将环连接起来；环连接起来；(3)(3)在分子长轴两端含有极性基团在分子长轴两端含有极性基团X X和和Y Y。 分子链中包含着极性化学基团，因而可以形成永久偶极，使分子间分子链中包含着极性化学基团，因而可以形成永久偶极，使分子间具有较强的作用。具有较强的作用。 高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构37高分子液晶的分类高分子液晶的分类高分子液晶有三种不同的结构类型：近晶型、高分子液晶有三种不同的结构类型：近晶型、向列

29、型和胆甾型。向列型和胆甾型。（i）近晶型：棒状分）近晶型：棒状分子通过垂直于分子长子通过垂直于分子长轴方向的强相互作用，轴方向的强相互作用，互相平行排列成层状互相平行排列成层状结构，分子轴垂直于结构，分子轴垂直于层面。棒状分子只能层面。棒状分子只能在层内活动。在层内活动。高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构38近晶型液晶在正交偏光显微镜下可以观察到典型的扇状织态结构特征。近晶型液晶在正交偏光显微镜下可以观察到典型的扇状织态结构特征。 高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构39高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构（ii）向列型：向列型：棒状分子虽然也平行棒状分子虽然也平行排列，但长短不一，排列，但

30、长短不一，不分层次，只有一维不分层次，只有一维有序性，在外力作用有序性，在外力作用下发生流动时，棒状下发生流动时，棒状分子易沿流动方向取分子易沿流动方向取向，并可流动取向中向，并可流动取向中互相穿越。互相穿越。40向列型液晶在正交偏光显微镜下，可以观察到细丝状和纹影状的织态结构。向列型液晶在正交偏光显微镜下，可以观察到细丝状和纹影状的织态结构。 高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构41高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构（iii）胆甾型：）胆甾型：棒状分子分层平行排列，在每棒状分子分层平行排列，在每个单层内分子排列与向列型相个单层内分子排列与向列型相似，相邻两层中分子长轴依次似，相邻两层中分子

31、长轴依次有规则地扭转一定角度，分子有规则地扭转一定角度，分子长轴在旋转长轴在旋转3600后复原。后复原。 两个取向相同的分子层之间的两个取向相同的分子层之间的距离称为胆甾型液晶的螺距距离称为胆甾型液晶的螺距。427.9.2高分子液晶的结构和性能高分子液晶的结构和性能高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构 高分子液晶按其晶原所处的位置分为高分子液晶按其晶原所处的位置分为主链液晶主链液晶（主链由（主链由液晶原和柔性链节组成）和液晶原和柔性链节组成）和侧链液晶侧链液晶（主链柔性，侧链刚（主链柔性，侧链刚性晶原）两类。性晶原）两类。43主链型液晶主链型液晶侧链型液晶侧链型液晶44 高分子高分子液晶的性液

32、晶的性质不同于质不同于一般高分一般高分子，尤其子，尤其是其独特是其独特的流动特的流动特性。性。高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构454.5.3 高分子液晶的应用高分子液晶的应用1、液晶显示技术、液晶显示技术 将高分子液晶薄膜夹在两块导电玻璃板之间，在施加适当将高分子液晶薄膜夹在两块导电玻璃板之间，在施加适当电压的点上，高分子变为各向异性的液晶，不透明，如果电电压的点上，高分子变为各向异性的液晶，不透明，如果电压以某种图形加在玻璃板上，便产生图象。压以某种图形加在玻璃板上，便产生图象。高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构462、液晶高分子纤维、液晶高分子纤维 第一个被发现可以作为高性能纤维材料

33、的合成液晶高第一个被发现可以作为高性能纤维材料的合成液晶高分子材料为聚对苯甲酰胺，但由于原料的原因，没有实现工分子材料为聚对苯甲酰胺，但由于原料的原因，没有实现工业化，第一个实现工业化的液晶高分子是聚对苯二甲酰对苯业化，第一个实现工业化的液晶高分子是聚对苯二甲酰对苯二胺（二胺（1972年，年，Kevlar纤维）纤维） 液晶纺丝技术：液晶高分子的流变学特性为：高浓度、液晶纺丝技术：液晶高分子的流变学特性为：高浓度、低粘度和低切变速率下的高取向度，因此采用液晶纺丝，可低粘度和低切变速率下的高取向度，因此采用液晶纺丝，可以解决通常高浓度必然带来高粘度的问题。以解决通常高浓度必然带来高粘度的问题。 例

34、如：当纺丝液的温度为例如：当纺丝液的温度为90C，聚对苯二甲酰对苯二胺，聚对苯二甲酰对苯二胺/浓硫酸溶液的浓度可以提高到浓硫酸溶液的浓度可以提高到20%作用，而一般的纺丝液浓作用，而一般的纺丝液浓度只能达到度只能达到12%左右，而且液晶高分子本身具有取向性，可左右，而且液晶高分子本身具有取向性，可以在较低的牵伸力下获得高取向度。以在较低的牵伸力下获得高取向度。高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构4748CNONnCOHH4950高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构高分子的织态结构高分子的织态结构聚合物合金聚合物合金 是通过简单的工是通过简单的工艺过程把两种或两种以上的艺过程把两种或两种以上的均

35、聚物或共聚物或不同分子均聚物或共聚物或不同分子量、不同分子量分布的同种量、不同分子量分布的同种聚合物混合而成的聚合物材聚合物混合而成的聚合物材料，也称所谓料，也称所谓共混聚合物共混聚合物(polymer blend) 。51 高分子混合物分为三类：高分子高分子混合物分为三类：高分子-助剂混助剂混合物、高分子合物、高分子-填充剂混合物和高分子填充剂混合物和高分子-高高分子混合物。分子混合物。高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构52高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构聚合物共混物可分类聚合物共混物可分类分类分类特点特点目的目的举例举例塑料为连续相塑料为连续相 橡胶为分散相橡胶为分散相增韧增韧三元乙

36、丙橡胶改性聚三元乙丙橡胶改性聚丙烯丙烯橡胶为连续相橡胶为连续相塑料为分散相塑料为分散相增强增强少量少量PSPS和和丁苯橡胶共丁苯橡胶共混混两种塑料共混两种塑料共混改善加工性能（降粘改善加工性能（降粘度与粘流温度）度与粘流温度）PPOPPO与与PSPS两种橡胶共混两种橡胶共混降低成本改善加工性降低成本改善加工性能与产品性能能与产品性能53高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构54橡胶增韧机理橡胶增韧机理Mechanism of rubber toughing （1）能量吸收理论（橡胶阻尼理论）能量吸收理论（橡胶阻尼理论）高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构55高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构高抗冲聚苯乙烯高抗冲聚苯乙烯 ( (HIPSHIPS) ) 可以通过可以通过 5% 5% 顺丁橡胶顺丁橡胶的的苯乙烯溶液在搅拌条件下苯乙烯溶液在搅拌条件下聚合而成。聚合而成。橡胶相成颗粒橡胶相成颗粒状分散在连续的聚苯乙烯状分散在连续的聚苯乙烯塑料相中塑料相中, ,形成海岛结构形成海岛结构 , , 而在橡胶粒子的内部而在橡胶粒子的内部, ,还包还包藏着相当多的聚苯