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804高分子物理
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相关科目：804高分子物理
相关知识点：聚合物的非晶态结构&取向态结构&液晶态结构
#1、聚合物的非晶态结构
无规线团模型：
主要观点：
完全无序非晶态高聚物中，分子链的构象与在溶液中的一样，呈无规线团状，线团分子之间是无规缠结的，聚集态结构上是均相的。
实验依据：
a.橡胶的弹性理论是建立在无规线团模型的基础上的；橡胶的弹性模量和应力－温度系数关系不随稀释剂的加入而有反常的改变。
b.在非晶高聚物本体和溶液中，辐射交联的几率相当。
c.X光小角散射测定结果PS本体和溶液中，旋转半径相近，说明状态相同。
d.中子小角散射实验结果非晶态高聚物在本体和溶液中的旋转半径相近，旋转半径与分子量的关系相同。
两相球粒模型：
1972年，Yeh 提出两相球粒模型。该模型认为:非晶态聚合物存在着一定程度的局部有序。包含粒子相和粒间相两个部分，一根分子链可以通过几个粒子和粒间相。
可解释的实验事实：
a.橡胶弹性的回缩力—无序的粒间相为橡胶弹性变形的回缩力提供必要的构象熵。
b.实验测得非晶区与晶区密度比ρa/ρc =0.85-0.96，如果是完全无规，则ρa/ρc < 0.65，说明粒子相的存在。
c.许多高聚物的结晶速度很快—粒子相中链段的有序堆砌，为结晶的迅速发展准备了条件。
d.非晶高聚物缓慢冷却或退火后密度增加—粒子相有序程度的增加和粒子相的扩大。
#2、聚合物的取向态结构
2.1 聚合物的取向现象
取向：
聚合物在某种外力作用下，分子链、链段和结晶聚合物中的晶粒等结构单元沿着外力方向择优排列。
取向态与晶态的区别：取向态是一定程度上的一维或二维有序，而晶态结构是三维有序。结晶态是热力学平衡态，取向态是热力学非平衡态。
取向对性能的影响：a.沿取向方向的力学性能提高，与取向方向垂直的方向上则降低。b.产生光学双折射现象。c.使用温度也会提高，密度、玻璃化温度、结晶度提高。
取向的类型：
单轴取向（纤维）
双轴取向（薄膜）
2.2 高聚物取向的机理
不同取向单元的取向机理：
a.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进行。
b.分子链取向通过各链段的协同运动来完成，只有当高聚物处在粘流态下才能实现。
c.晶粒的取向通过晶区的破坏和重新排列来来完成，一般需在外力作用下进行。
非晶高聚物的取向：
有链段取向和分子取向。高弹态：只发生链段取向，不发生分子取向。粘流态：两种都发生，但先发生链段取向，然后才发生整个分子的取向。
结晶性聚合物的取向：
非晶区中可能发生链段和分子链的取向；晶区中还可能发生晶粒的取向。
解取向：
取向的逆过程，就是通过分子热运动由取向态到无序化的过程。解取向也有链段解取向和分子链的解取向。取向过程快的，解取向速度也快。结晶聚合物的取向态比非晶聚合物的取向态稳定。
取向的应用:
a.迁维的牵伸和热处理(一维材料):牵伸使分子取向，大幅度提高纤维强度，热定型(或热处理)使部分链段解取向，使纤维获得弹性.
b.薄膜的单轴或双轴取向(二维取向):单轴拉伸极大提高了一个方向的强度，常用作包装带，双轴拉伸使薄膜平面上两个方向的强度均提高.
c.塑料成型中的取向效应(三维材料):取向虽然提高了制品强度,但取向结构的冻结形成的残存内应力是有害的，故对塑料制品，不要求有高的取向度，而是要求有良好的取向能力.
取向度:一般用取向函数F来表示：
θ为分子链主轴与取向方向间的夹角。对于理想单轴取向，θ=0，cos2θ=1，f=1，对于无规取向，cos2θ=1/3，f=0，一般情况下，1>f>0
测定方法有:
a.热传导法，测定的是晶区中的小结构单元的取向;
b.双折射法，测定的是晶区与非晶区中链段的取向;
c.X射线衍射法，测定的是晶区晶胞的取向;d.声速法，测定的是晶区与非晶区中分子的取向。
GOLR聚合物：
非晶态聚合物在T以上20~30℃的高弹态以较低的速率进行单轴拉伸数倍以上时，整链和链段都会沿拉伸方向取向。由于拉伸速率低，链段解取向很快，可以完全解取向，因此当这种状态的试样被淬火到Tg以下时，便得到分子整链高度取向而链段几乎无规取向的非晶聚合物的非晶高聚物，简称“GOLR聚合物”。GOLR聚合物表现为与链段取向有关的性质表现为各向同性，与分子链取向有关的性质则表现为各相异性。
#3、聚合物的液晶态结构
液晶态:
某些物质的结晶受热熔融或被溶剂溶解之后，虽然失去固态物质的刚性，而获得液态物质的流动性，却仍然部分地保存着晶态物质分子的有序排列，从而在物理性质上呈现各向异性，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的过渡状态，这种中间状态称为液晶态。处在此状态下的物质称为液晶。靠升高温度，在某一温度范围内形成液晶态的物质，称为热致型液晶.靠溶剂溶解分散，在一定浓度范围成为液晶态的物质称为溶致型液晶。
液晶的分类：
近晶型、胆甾型、向列型。
刚性高分子形成的溶致性溶晶体系:
浓度：低浓度范围内黏度随浓度增加急剧上升，出现一个黏度极大值;随后，浓度增加，黏度反而急剧下降，并出现一个黏度极小值;最后，黏度又随浓度的增大而上升。
温度：随着温度的升高，黏度在某一温度出现一极小值，高于这个温度，黏度又开始上升。继续升高温度，出现一个极大值，之后，黏度又随温度升高而降低。
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