聚合物取向态及共混

聚合物的取向结构OrientationStructureofPolymer主要内容取向的机理取向度的测定取向研究的应用（重点）能够解释取向在实际中的应用当线形高分子充分伸展的时候，其长度为其宽度的102~104倍，这种结构上悬殊的不对称性，使其在某些情况下很容易沿某特定方向作占优势的平行排列，这就是取向。——聚合物的取向现象基本概念取向结构在外力作用下，分子链或其他结构单元沿外力方向择优排列的结构。BeforeorientationAfterorientationStructureofaggregationstateDisorderedDifferentdegreeofordersPhysicalpropertiesisotropicanisotropic聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿特定方向的择优排列。TgXc

取向与结晶的比较取向态与结晶态都与高分子的有序性有关，但其有序程度是不同的，取向态是一维或二维在一定程度上的有序，而结晶态则是三维有序的。取向有利于结晶取向有利于结晶对于结晶过程:常数,负值负值上式成立有两种方法:(1)降低温度T(只能适当的降低)(2)降低从取向态结晶聚合物取向方法双轴拉伸或吹塑的薄膜纤维熔融挤出的管材和棒材未取向的聚合物材料是各向同性的，即各个方向上的性能相同(isotropic)。而取向后的聚合物材料是各向异性的(anisotropic)，即方向不同，性能也不同。取向造成各向异性

聚合物的取向方式单轴取向(UniaxialOrientation)纤维纺丝薄膜的单向拉伸双轴取向(BiaxialOrientation)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。在薄膜平面的各方向的性能相近，但薄膜平面与平面之间易剥离。取向材料的结构特征：取向方向上原子之间的作用力以化学键为主，垂直取向方向原子之间的作用力以范德华力为主取向的机理非晶态聚合物:链段取向（通过单键的内旋转实现，这种取向过程在高弹态下就能进行）分子链取向（需要高分子各链段协同运动才能实现，只由处于粘流态才能实现）晶态聚合物:非晶区:链段与分子链取向晶区:微晶(晶粒)的取向不同取向的高分子的性能是不同的，分子链取向的材料具有明显的各向异性，而链段取向的材料就不明显。取向过程是链段运动的过程，需要克服分子间的作用力，因此完成取向需要一定时间，两种取向方式需要克服阻力的大小不同，因此，其取向速度也不相同。在外力作用下，首先发生链段取向，然后才是整个分子的取向。

取向与热运动是相反的过程，前者是分子的有序化过程，必须依靠外力作用实现；后者是自发过程，使分子趋向无序。取向状态是热力学上非平衡态。在高弹态，拉伸可以使链段取向，但一旦外力除去，就自发解取向；在粘流态下，分子链可以取向，外力消失后，分子也要解取向。为了维持取向状态，必须使温度迅速降到玻璃化温度以下，将分子和链段的运动“冻结”起来，这种状态仍是热力学非平衡态，只有相对稳定性，时间长了，尤其是温度升高或高聚物被溶剂溶胀后，就会解取向，取向过程快的，解取向也快。

取向度的测定声速法(Soundvelocitymethod)双折射法(Birefringenceanisotropicmethod)广角X射线衍射法(Wide-angleX-raydiffraction)红外二向色性(InfraredDichroism

)取向度的测量方法声速法原理：利用声波在分子链方向的传播速度与其垂直方向上传播速度的不同来衡量取向度。Cu为各向同性材料的声速，C为待测样品沿参考方向测定的声速这种方法得到的是晶区和非晶区的平均取向度,由于声波在高聚物中的波长较大,该方法反映的只是分子链取向的情况.这种方法测得的取向度与晶区和非晶区的总取向度有关,该方法反映的是链段的取向.双折射法

广角X射线衍射法拉伸取向过程中,随取向度的增加,环形衍射变成圆弧并逐渐缩短,最后成为衍射点的事实,以圆弧的长度的倒数作为微晶取向度的量度.红外二向色性取向对聚合物性能的影响1、力学性能抗张强度和挠曲疲劳强度在取向方向上显著增加，而与取向方向垂直的方向上则降低，冲击强度和断裂伸长也发生相应变化。2、光学性能取向造成高分子出现双折射现象，即在平行和垂直于取向方向上的折射率发生了变化3、使用温度取向使玻璃化温度提高，结晶高聚物的密度和结晶度也提高，因此提高了高分子的使用温度。取向研究的应用一次拉伸二次拉伸热定形怎样保证纤维既有较高的强度又有较好的弹性?完全分子链取向的纤维强度高，但断裂伸长率小，脆性大，一般要求有10~20%的断裂伸长率，需要进行热处理，使链段解取向。工业上采用慢的取向过程，使整个分子链取向，达到高强度，再用快的过程使链段解取向，以获得高弹性。热处理（热定型）目的：除了以上目的，还可减少纤维的沸水收缩率。各种纤维要求的取向程度是不同的。分子刚性程度、能否结晶，分子间相互作用力等决定。合成纤维材料的牵伸为了制备稳定的具有相当弹性的取向纤维或薄膜，要解决为使取向态稳定就必须减少分子的活动能力，而要维持弹性必须增加分子的活动能力之间的矛盾。对于非晶高分子，无论分子刚性还是柔性，都无法解决这一矛盾。只有用结晶聚合物才能解决这一矛盾。多组分聚合物主要内容基本概念相容性及其增容（重点）高抗冲聚苯乙烯ABS相容性及其增容相容性的判断其他方法增容的方法(1)原位增容Nylon/PPMAHgraftedintoPP(2)加入第三组分PS/PMMAPS-b-PMMAPS/NylonPS-g-PEOPE/PPEPRPS/LDPEblend(3)分子间引入特殊相互作用MPS/PMMA共混聚合物的凝聚态结构对性能的影响1、根据分相情况将共混高分子分为四类：1）分散相软、连续相硬，如，橡胶增韧塑料；2）分散相硬，连续相软，如热塑性弹性体SBS；3）都软，橡胶共混物；4）均硬，如PE改性PC。2、光学性能大多数非均相的共混物不再具有透明性，如ABS塑料为乳白色，连续相AS透明，分散相丁苯胶也透明。

透明SBS塑料(嵌段共聚物）PB段为连续相,PS分散其中,微区尺寸小到10nm,不影响光线通过.3、热性能非晶聚合物使用温度上限为Tg，增塑可以提高韧性，但降低Tg，使用温度上限下降，但通过共混，则不会降低Tg，如橡胶增韧塑料可以大幅度提高韧性而又不降低使用温度，高抗冲PS塑料。4、力学性能橡胶增韧塑料提高韧性，不过多牺牲模量和抗张强度，以增塑和无规共聚无法实现，为脆性价廉的PS的应用开拓了市场。

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