第三章高聚物的聚集态结构

高聚物的聚集态结构化纺系分子间作用力高聚物结晶的形态和结构非结晶高聚物的结构高聚物的取向态结构高聚物液晶态结构小分子的聚集态结构小分子的三个基本相态：晶态——固体物质内部的质点既近程有序，又远程有序（三维）。液态——物质质点只是近程有序，而远程无序。气态——分子间的几何排列既近程无序，又远程无序。第三章高聚物的聚集态结构

高分子的聚集态结构也称三次结构，或超分子结构，它是指聚合物内分子链的排列与堆砌结构。

聚合物的聚集态结构主要包括晶态结构、非晶态结构和取向态结构。晶态结构非晶态结构取向态结构第三章高聚物的聚集态结构

第三章高聚物的聚集态结构

高分子聚集态结构取决于两方面因素：

1）高分子链结构，它从根本上决定了实现某种聚集态的可能性；2）聚合物的成型加工过程以及其外界作用，它们可以对聚集态结构的形成施加影响。

研究掌握聚合物的聚集态结构与性能的关系，对选择合适的加工成型条件、改进材料的性能，制备具有预期性能的材料和制品具有重要意义。第一节高聚物分子间的相互作用1．主价力

(1)含义：高分子主链中原子间的化学键合力称为主价力。高分子链中的化学键主要是共价键，即单键。(2)特点

①键能较大，约为420.0～836.0kJ/mol；②具有方向性和饱和性，使高分子链具有一定的几何构型。3.1分子间的作用力第一节高聚物分子间的相互作用

2．次价力

(1)含义：高聚物中非键合的原子间、基团之间和分子之间的相互作用，它包括范德华力与氢键，统称为分子间力。能量约为0.4～42.0kJ/mol。(2)范德华力：静电力（或定向力）、诱导力和色散力①静电力（或定向力）静电力是极性分子之间的引力，它与偶极的定向程度有关，通常偶极的定向程度越高则定向力也越大，其能量约为12.5～21.0kJ/mol。以静电力为主的物质主要是极性高聚物，如聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈等。

②诱导力

诱导力是极性的永久偶极与它在其他分子上引起的诱导偶极之间的相互作用力，其能量约为5.4～12.5kJ/mol。诱导力通常存在于极性分子与非极性分子之间和极性分子与极性分子之间。原因：在极性分子的周围存在着分子电场，其他分子不管是极性分子还是非极性分子，与极性分子靠近时，都将受到其分子电场的作用而产生诱导偶极。范德华力③色散力

色散力是分子瞬时偶极之间的相互作用力，其能量约为0.8～8.4kJ/mol。色散力存在于一切分子中，特别是非极性分子，并且具有加和性，即分子组成中单个原子色散力的总和。原因：在一切分子中，电子在各原子周围不停地旋转着，原子核也在不停地振动着，在某一瞬间，当分子的正、负电荷中心不相重合时，便产生了瞬时偶极。以色散力为主的物质主要是非极性高聚物，如：PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）、PS（聚苯乙烯）等。范德华力a．是永远存在于一切分子之间的一种吸引力；b．这种力没有方向性和饱和性；c．力作用的范围约为几个Ǻ，并随分子间距离的增大而很快衰减；d．能量约为0.4～42.0kJ/mol，比主价力小1～2个数量级。范德华力的特点氢键是极性很强的特殊的范德华力，是电负性较强、原子半径较小的原子X上连接的氢原子，与另外一个电负性较强、原子半径较小的原子Y上的孤对电子相互吸引而形成的一种键（X—H……Y）其能量约为21.0～42.0kJ/mol，具有饱和性和方向性。氢键（1）高聚物的相对平均分子质量非常大，次价力又具有加和性，其次价力的总和常超过主价力。（2）次价力的大小影响高聚物的机械强度、耐热性能、电性能、溶解性能等，次价力对高分子材料的机械强度起着重要的作用。次价力对材料性能的影响（3）影响高聚物的聚集状态，通常高聚物根据次价力的大小可划分为：

橡胶：次价力＜8.3kJ/mol分子间力小，因分子极性较小。

塑料：8.3kJ/mol＜次价力＜21.0kJ/mol分子间力增大，因分子极性增强。

纤维：次价力＞21.0kJ/mol分子间力强，因分子极性强次价力对材料性能的影响1、内聚能

指克服分子间的作用力，把一摩尔液体或固体分子移到其分子间作用力范围之外所需要的总能量。将液体或固体的分子蒸发或升华，使原来聚集在一起的分子分离到彼此不再相互作用的距离需要的能量。2、内聚能密度——单位体积的内聚能；它代表了聚合物内部分子间作用力的大小。内聚能密度（CED）（1）内聚能密度小于290（J/cm3）——非极性聚合物，该类聚合物一般比较柔软，富有弹性，适合做橡胶使用。（2）内聚能密度大于400（J/cm3）——强极性聚合物，它们可以成为工程塑料或者纤维材料。

（3）内聚能密度介于290—400（J/cm3）——弱极性聚合物，分子间作用力比较适中，适合于一般塑料。内聚能密度3.2高聚物的结晶形态与结构晶体结构的基本概念晶体——物质内部的质点(原子、分子)呈三维有序的周期性排列；聚合物晶体中呈三维有序周期性排列的质点是分子链中的结构单元。单晶——晶体中具有短程有序和长程有序，具有规则的外形，表现出各向异性；多晶——由许多小单晶堆砌而成，晶体外观没有规则的外形。一、高聚物的结晶形态

结晶微观结构排列堆砌形成的晶体几何外形。例如：单晶、球晶、纤维状晶等。1.单晶(片晶)

①形成条件：

极稀高聚物溶液（浓度低于0.01％）高聚物熔融温度十分缓慢降温的条件下获得②形态：具有一定规则形状的薄片晶体。如聚乙烯的单晶是菱形片晶，聚甲醛的单晶是六角形片晶。

③特点：电子衍射分析表明晶片中分子链垂直于晶片平面。由于分子链的长度通常达数百纳米，可以认为在晶片中高分子链呈折叠排列——“折叠链晶片”。2、球晶（1）概念

由许多取向方向不同的微小晶体组成的外观几何形状为球状的多晶聚集体。

聚合物最常见的结晶形态，尺寸较大，一般是由结晶性聚合物从浓溶液中析出或由熔体冷却时形成的。（2）形态

以某些晶核为中心同时向四面八方进行生长，最后成为球状的多晶聚集体——球晶。

（3）球晶的生长过程1）成核——由一个多层晶片形成球晶的晶核；

2）晶片生长——晶片逐渐向外生长并不断分叉形成捆束；

3）形成球晶——捆束状形态进一步发展，最后填满空间，形成球状晶体；4）球晶生长——球晶沿径向方向不断长大。球晶不规则，大小和形状受多种因素影响正交偏光显微镜下聚合物球晶的形态

（4）球晶对聚合物性能的影响1）球晶太大对材料的透明性不利

结晶聚合物中晶态和非晶态是共存的。由于两相的折光率不同，当光线通过材料时在相界面上就会发生折射和反射，使材料呈现乳白色，变得不透明。球晶尺寸越大，透明性越差。如果使球晶的尺寸小于可见光的波长，光线在相界面上就不会发生折射和反射，材料就变的透明。2）球晶的大小直接影响到聚合物的力学性能

球晶越大，材料越脆，冲击强度越低，越容易受到破坏。

小球晶有利于提高韧性和透明性。

3、纤维状晶和串晶

聚合物在结晶过程中受到了搅拌、拉伸、剪切等应力作用时分子链会沿外力方向伸展并且平行排列，形成纤维状晶体。

纤维状晶体中分子链呈完全伸展状态，而且分子链的方向与纤维轴向平行。由于分子链互相交错，纤维晶的长度大大超过分子链长度。纤维晶体聚合物具有很好的机械强度。聚乙烯纤维晶体

在较低的温度下，聚合物溶液在搅拌下结晶会形成一种类似于串珠式的结构，称之为“串晶”。串晶可以看做是纤维状晶体和片晶的复合体，串珠是在纤维状晶体表面诞生出来的片状附晶，它具有折叠链结构。4、伸直链晶体

①形成条件：在高压（100～1000MPa）等温条件下或高速（105m/min）急冷（冷却速度104～105℃/s）的纺丝条件下可形成伸直链晶体。由于伸直链的存在，各向异性，拉伸强度高，但脆性大。②形态：分子链完全伸展平行于晶面方向规整排列而成的晶体。高温高压下聚乙烯片晶聚乙烯熔体片晶5、柱晶

①形成条件：高聚物熔体在应力作用下结晶时，受到阻碍，不能形成球晶。②形态：螺旋形柱晶、平面行柱晶名称形状和结构形成条件球晶球形或截顶的球晶。由晶片从中心往外辐射生长组成从熔体冷却或从>0.1％溶液结晶单晶厚10～50nm的薄板状晶体，有菱形、平行四边形、长方形、六角形等形状。分子呈折叠链构象，分子垂直于片晶表面通常只能在特殊条件下得到，一般在极稀溶液(0.01％～0.1％)中缓慢结晶生成的伸直链片晶厚度与分子链长度相当的片状晶体，分子呈伸直链构象高温和高压（通常需几千大气压以上）纤维状晶“纤维”中分子完全伸展，总长度大大超过分子链平均长度受剪切应力（如搅拌），应力还不足以形成伸直链片晶时串晶以纤维状晶作为脊纤维，上面附加生长许多折叠链片晶而成受剪切应力（如搅拌），后又停止剪切应力时两相结构模型二、晶态高聚物的结构模型1．缨状胶束模型（或两相结构模型）

结晶聚合物内部存在着许多晶区和非晶区，它们相互贯穿在一起形成完整的聚集态。两相结构模型

在晶区内部分子链段相互平行、规则排列，但晶区在聚集态内部呈无规取向；在非晶区分子链呈无序排列堆砌，相互缠结；晶区的尺寸很小，以至于一根分子链可以同时穿越几个晶区和非晶区。“两相结构模型”可以解释的实验事实——

按晶胞参数计算出来的聚合物密度高于比实测的聚合物密度——实际聚合物不是完全结晶的，晶区和非晶区共存，非晶区的密度小于晶区。结晶聚合物熔融时有一定的熔限——结晶聚合物中含有大小不同的晶区，受热后尺寸小的晶区先熔融，而尺寸大的晶区后熔融，由此导致了熔融时出现一定熔限。结晶聚合物对化学和物理作用具有不均匀性——晶区和非晶区的渗透性不同，晶区的渗透性差，而非晶区的渗透性好，容易发生变化。“两相结构模型”不能解释的实验事实——高分子单晶的存在。2、折叠链模型：(1)凯勒的近邻规整折叠链模型如图(a)所示在不改变键长和键角的情况下，片晶是由许多大分子链折叠而成，每个大分子链都全部处在晶相中，折叠处矮小而规整，分子链的相邻两链段是紧密排列的。极稀溶液中大分子链的运动比较自由，结晶又比较慢，因此允许大分子链有充分的时间进行规则排列，如片晶。2、折叠链模型：(2)费希尔的近邻松散折叠链模型如图(b)所示它是近是邻规整折叠链模型的修正，认为在晶态高聚物的片晶中，仍以折叠的链为基本结构单元，只是折叠处可能一个环圈，松散而不规则，而在片晶中，分子链的相邻链段仍然是紧密排列的。

(3)弗洛里的接线板折叠链模型如图(c)所示，一个大分子链进入一个片晶后，并不在其近邻再折回来进入该片晶，而是进入这一片晶紧相邻的非晶区，在非晶区无规贯穿后再回到原片晶，但不是近邻排列。即在晶区相邻排列的链段属于不同的高分子，在非晶区的链段更是毫无规则，也不紧密，有如接线板上的导线。3.3高聚物的结晶过程

聚合物的结晶过程与小分子类似，它包括晶核的形成和晶粒的生长两个步骤，结晶速度由速率最慢的过程控制。成核增长聚合物结晶过程主要分为两步:成核过程(Nucleation),

常见有两种成核机理:均相成核:由高分子链聚集而成,需要一定的过冷度异相成核:由体系内杂质引起,实际结晶中较多出现生长过程(Growth)高分子链扩散到晶核或晶体表面进行生长,可以在原有表面进行扩张生长,也可以在原有表面形成新核而生长影响结晶速度的因素结晶过程主要分为成核与生长两个过程,因此,影响成核和生长过程的因素都对结晶速度有影响主要包括:高分子化学结构、分子量、链形状结晶温度、外力,溶剂,杂质1）链的结构简单、对称性高，结晶能力强

PE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）但PE氯化得到PVC结晶能力几乎丧尽，对称性破坏了（注意：无规立构的PVC也可一定程度结晶，有人认为Cl的电负性使分子链上氯原子相互错开排列，近视与间同立构，所以易结晶）。对称性取代的稀类高聚物也能结晶聚酯（polyester），尼龙（nylon），聚砜（PSF）有规立构的都可以结晶：全同PP；全同（间同）PMMA；全同PS；全顺式；全反式1，4聚丁二烯；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（例外的是无规立构的PVAc水解的聚乙烯醇可以结晶）。2）链的空间立构规整性上升，结晶能力也提高3）分子间氢键使结晶能力上升（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）。例如：polyester，尼龙，聚乙烯醇4）分子链几何形状：支化越多，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（因为交联的分子链不规整，难以结晶）5）分子量的影响分子量M小结晶速度快分子量M大结晶速度慢GTM逐渐增大结晶温度对结晶速度的影响成核过程:涉及晶核的形成与稳定;温度越高,分子链的聚集越不容易,而且形成的晶核也稳定.因此,温度越高,成核速度越慢生长过程:涉及分子链向晶核扩散与规整堆砌;温度越低,分子链(链段)的活动能力越小,生长速度越慢总结晶速度:在Tg-Tm之间可以结晶,但结晶速度有低温时受生长过程控制,在高温时受成核过程控制,存在一个最大结晶速度温度温度高，成核难，晶核少但扩散易温度低，成核易，晶核多但扩散难成核与扩散两种因素竞争产生了结晶速率的最大值Tmax=0.8~0.85Tm（K）2.002.503.335.0010.020.0Time,h0.50.40.30.20.10–60–40-20020T/CRate,h-1PTFE的Tm＝327℃，它的Tcmax＝300℃，而在250℃结晶速度就降到很慢，所以控制温度（或其它条件）来控制结晶速度，防止聚合物在结晶过程中形成大的晶粒是生产透明材料（PE、定向PP、乙烯丙烯共聚物等薄膜工艺中要考虑的重要因素）定向PP是容易结晶的聚合物，要得到透明薄膜，要求聚合物结晶颗粒尺寸要小于入射光在介质中的波长，否则颗粒太大，在介质中入射光要散射，导致浑浊，使透明度下降．在生产中，一方面我们加入成核剂，使晶核数目增加，晶粒变小，另一方面可采用将熔化的PP急速冷却（淬火）使形成的许多晶核保持在较小的尺寸范围，不再增长，这样就得到了高透明的PP制品。应力——影响结晶形态和结晶速度影响结晶形态熔体在无应力时冷却结晶――球晶熔体在有应力时冷却结晶――伸直链晶影响结晶速度天然橡胶在常温下不加应力时，几十年才结晶，在常温下，加应力时拉伸条件下，几秒钟就结晶

能阻碍结晶能加速结晶——这一类起到晶核的作用称为成核剂。成核剂可以大大加速结晶速度，成核剂多，球晶长不大，结晶速度大，结晶度大；成核剂少，结晶速度小，结晶度小生产中控制冷却速度来控制制品中球晶的大小，但厚壁制品由于高聚物传热不好，用控冷的办法还不能使制件内外结晶速度一样，因此使结构也不均匀，产品质量不好。但加入成核剂后，可获得结构均匀、尺寸稳定的制品。杂质的影响如果溶剂进入过冷聚合物中，使分子运动能力提高，发生诱导结晶，如PET溶剂的影响溶剂本身就是杂质，降低熔点，也降低结晶速率90%溶剂时体系仍为整体，可生成球晶高于95%时，晶片独立生长聚合物浓度再低，会生成单晶有的溶剂能明显地促进高聚物结晶（例如水能促进尼龙和聚酯的结晶）

生产尼龙网丝时，为增加透明度，快速冷却使球晶足够小，用水作冷却剂时解决不了透明度的问题。后来在结构分析中发现尼龙丝的丝芯是透明的（说明冷却速度已经足够了），但丝的表面有一层大球晶，影响了透明度，将水冷改为油冷后问题就解决了，这正说明水促进了表面尼龙的结晶。3.4非晶态高聚物的结构

一.无规线团模型

Flory从高分子溶液理论出发提出了非晶态聚合物的无规线团模型能解释的现象①橡胶的弹性模量和应力-温度系数关系并不随稀释剂的加入而有改变。这说明了在非晶态下，大分子链是完全无规的，并不存在可被进一步溶解或拆散的局部有序结构。②采用高能辐射能使非晶高聚物发生交联。这说明非晶高聚物中并不存在折叠链似的局部有序结构。③用X光小角散射实验测定非溶液中PS（聚苯乙烯）分子的旋转半径与在溶液中PS（聚苯乙烯）分子的旋转半径相近。这说明非晶高聚物在不同的状态下具有相同的无规线团结构。

X射线衍射发现非晶态聚合物确实中存在某种局部有序性。因此Yeh在1972年提出了两相球粒模型。二.局部有序结构模型（两相球粒模型）

非晶态由具有折叠链构象的粒子相和无规线团的粒间相组成，粒子相又分为有序区和粒界区两部分。

在有序区分子链折叠而且排列较为规整，区域尺寸约为2~4nm；粒界区主要是由折叠链的弯曲部份组成，它围绕着有序区，大小为1~2nm。粒间相则是由完全无规的高分子链组成。

两相球粒模型可以解释以下事实：1）许多聚合物由熔融态结晶时速度很快——由于非晶态中已经存在一定程度的有序区，为结晶的发展提供了条件。

2）实测的许多非晶态聚合物的密度大于由无规线团模型计算出的非晶聚合物密度——因为非晶态中包含有序的粒子相，其密度接近晶态密度，导致非晶态聚合物密度增大。

3）未交联橡胶也具有弹性回缩力。这是因为非晶态中的粒间相为弹性形变提供了必要的构象熵，而粒子相则起到交联点作用。3.5高聚物的取向态结构取向:

在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列。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。（orientation）UniaxialOrientation单轴取向BiaxialOrientation双轴取向1.聚合物的取向方式DifferentTypesofOrientationUniaxialorientationBiaxialorientation单轴取向(UniaxialOrientation)纤维纺丝材料仅沿一个方向拉伸，长度增大，厚度和宽度减小，高分子链或链段倾向沿拉伸方向排列，在取向方向上，原子间以化学键相连。例1：合成纤维牵伸是最常见的例子。纺丝时，从喷嘴孔喷出的丝已有一定的取向（分子链取向），再牵伸若干倍，则分子链取向程度进一步提高。例2：薄膜也可单轴取向。目前广泛使用的包扎绳用的全同PP，是单轴拉伸薄膜，拉伸方向十分结实（原子间化学键），Y方向上十分容易撕开（范氏力）。例3：尼龙丝未取向的抗张700-800kg/cm2；尼龙双取向丝的抗拉4700-5700kg/cm2。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。双轴取向

(BiaxialOrientation)例1：薄膜厂应用的双轴拉伸工艺：将熔化挤出的片状在适当的温度下沿相互垂直的两个方向同时拉伸（电影胶片的片基，录音、录像的带基）例2：吹塑工艺：将熔化的物料挤出成管状，同时压缩空气由管芯吹入，使管状物料迅速胀大，厚度减小而成薄膜（PE，PVC薄膜）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。例3：外形较简单的塑料制品，利用取向来提高强度：取向（定向）有机玻璃——可作战斗机的透明航罩。未取向的有机玻璃是脆性的，经不起冲击，取向后，强度提高，加工时利用热空气封平板，吹压成穹顶的过程中，使材料发生双轴取向。例4：ABS生产安全帽，也采用真空成型（先挤出生成管材，再将管材放到模具中吹塑成型）获得制品。各种中空塑料制品（瓶，箱，油桶等）采用吹塑工艺成型，也包含通过取向提高制品强度的原理例5：PVC热收缩包装膜（电池外包装用得最多）具有受热而收缩的特点，特点是强度高，透明性好，防水防潮，防污染，绝缘性好，用它作包装材料，不仅可以简化包装工艺，缩小包装体积，而且由于收缩后的透明薄膜裹紧被包物品，能清楚的显示物品色泽和造型，故广泛使用商品包装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。2.取向态和结晶态

同：都与高分子有序性相关

异：取向态是一维或二维有序，结晶态是三维有序取向是外力强迫形成的相对稳定或不稳定的结构，而结晶则是自发形成的稳定结构取向有利于结晶，结晶有利于保持取向能结晶的高聚物必定能取向，但能取向的高聚物不一定能结晶结晶取向无定形取向未结晶结晶未取向高分子有二种单元：链段和整链。所以高聚物取向有链段取向和分子链取向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，是一个松弛过程。3.取向机理

链段受到的阻力比分子链受到的阻力小，所以外力作用时，首先是链段的取向，然后是整个分子链的取向。在高弹态下，一般只发生链段的取向，只有在粘流态时才发生大分子链的取向。取向过程是热力学不平衡态（有序化不是自发的）；解取向过程是热力学平衡态（无序化是自发的。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。可在高弹态实现只能在粘流态实现非晶态聚合物:链段取向分子链取向晶态聚合物:非晶区:链段与分子链取向晶区:微晶(晶粒)的取向4.聚合物的取向过程无相变化有相转变取向单元无定形聚合物Amorphouspolymer晶态聚合物Crystallinepolymer链段取向非晶区Amorphousregion晶区Crystalregion链段取向球晶变形，晶片倾斜、滑移、取向取向与解取向问题聚合物可以取向，但取向是一种热力学不稳定状态，在一定的外力、时间、温度下又有解取向。一次拉伸二次拉伸热定形Q:怎样保证纤维既有较高的强度又有较好的弹性?什么是高分子液晶呢？高分子液晶是一种性能介于液体和晶体之间的一种有机高分子材料，它既有液体的流动性，又有晶体结构排列的有序性。低温下它是晶体结构，高温时则变为液体，在中间温度则以液晶形态存在。3.5高聚物的液晶态结构高分子液晶是由刚性部分和柔性部分组成。从外形上看，刚性部分通常呈现近似棒状或片状的形态，因为这样有利于分子的有序堆积。（1）高分子液晶形成条件

聚合物要形成液晶，必须满足以下条件：

分子链具有刚性或一定刚性，并且分子的长度与宽度之比R>>1，即分子是棒状或接近于棒状的构象。分子链上含有苯环或氢键等结构；若形成胆甾型液晶还必须含有不对称碳原子。（2）高分子液晶的分类

按结构类型分：近晶型、向列型和胆甾型。近晶型（i）近晶型：棒状分子通过垂直于分子长轴方向的强相互作用，互相平行排列成层状结构，分子轴垂直于层面。棒状分子只能在层内活动。向列型（ii）向列型：棒状分子虽然也平行排列，但长短不一，不分层次，只有一维有序性，在外力作用下发生流动时，棒状分子易沿流动方向取向，并可流动取向中互相穿越。（iii）胆甾型：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似，相邻两层中分子长轴依次有规则地扭转一定角度，分子长轴在旋转3600后复原。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。胆甾型根据形成条件的不同分：

热致性液晶：受热熔融形成各向异性熔体；

溶致性液晶：溶于某种溶剂而形成各向异性的溶液。（2）高分子液晶的分类根据致晶单元的位置分2.侧链型液晶1.主链型液晶

取向方向的高拉伸强度和高模量

最突出的特点是在外力场中容易发生分子链取向,在取向方向上呈现高拉伸强度和高模量。如Kevlar的比强度和比模量均达到钢的10倍。可在-45℃～200℃使用。阿波罗登月飞船软着陆降落伞带就是用kevlar29制备的。kevlar纤维还可用于防弹背心,飞机、火箭外壳材料和雷达天线罩等。耐热性突出

由于高分子液晶的刚性部分大多由芳环构成，其耐性相对比较突出。如：Xydar的熔点为421℃，空气中的分解温度达到560℃,其热变形温度也可达350℃，明显高于绝大多数塑料。阻燃性优异高分子液晶分子链由大量芳香环所构成，除了含有酰肼键的纤维外,都特别难以燃烧。如：Kevlar在火焰中有很好的尺寸稳定性，若在其中添加少量磷等,高分子液晶的阻燃性能更好。3.5高聚物复合材料的结构一、共混高聚物1、共混高聚物是指高分子材料之间所形成的混合物，是一种高聚物复合材料，是高聚物复合材料的一大分支。共混高聚物有如金属合金，因此，也被称为“高分子合金”。

2、共混高聚物的制备物理共混法：它包括机械共混、溶液共混和乳液共混。化学共混法：它包括溶液接枝聚合、互穿网络等。1）综合各聚合物组分的性能，取长补短，消除单一聚合物组分性能的不足，获得综合性能优良的聚合物新材料。2）通过共混改善和提高聚合物的物理性能，例如机械强度、耐热性、加工性。3）制备具有特殊性能的新型聚合物材料。4）降低聚合物材料成本。3、共混的目的