取向度及其测定方法

1、取向度及其测定取向度及其测定方法方法L o g oL o g ov取向取向度度v聚合物的取向程度聚合物的取向程度用取向函数用取向函数f f来表示来表示。v （2-142-14）式中式中分子链主轴方向与取向方向之间的夹角，称分子链主轴方向与取向方向之间的夹角，称取取向角向角，见，见图图2-552-55。v理想取向材料和单轴取向：分子链平行于取向方向理想取向材料和单轴取向：分子链平行于取向方向v各向同性材料，各向同性材料，f=0f=0，实际材料，实际材料，f f介于介于0 01 1之间。之间。) 1cos3(212f 取向度及其测定方法取向度及其测定方法11cos, Company Logo2L

2、o g oL o g o2.4.2.2 2.4.2.2 取向度测定方法取向度测定方法v测定取向函数常用的方法有测定取向函数常用的方法有:1、双折射法；、双折射法；2、 X-X-射线衍射法；射线衍射法；3、二色性法；、二色性法；4、声速法；、声速法；5、偏振荧光法等、偏振荧光法等 Company Logo3L o g oL o g o1 1、双折射法测定取向函数、双折射法测定取向函数v各种透明材料，沿着各种透明材料，沿着3 3个主轴有个主轴有3 3个折光指数个折光指数n nx x、n ny y和和n nz z， n nx x=n=ny y=n=nz z的材料称为的材料称为各向同性材料各向同性材料

3、。在各向在各向异性材料中，至少有两个折光指数不相等，每一对异性材料中，至少有两个折光指数不相等，每一对折光指数之差，称为双折射度折光指数之差，称为双折射度n n。v原理：原理：利用平行于纤维轴和垂直于纤维轴两方向上利用平行于纤维轴和垂直于纤维轴两方向上折射率之差来衡量取向度。折射率之差来衡量取向度。v纤维双折射的起源是大分子或微晶体的各向异性。纤维双折射的起源是大分子或微晶体的各向异性。如果纤维中大分子完全没有取向，则纤维就没有双如果纤维中大分子完全没有取向，则纤维就没有双折射现象。折射现象。 双折射法测定的取向为链段的取向。双折射法测定的取向为链段的取向。Company Logo4L o g

4、 oL o g ov 从右图看：末取向结晶聚从右图看：末取向结晶聚合物的合物的X射线衍射图是一些射线衍射图是一些同心圆。同心圆。拉伸取向后，衍拉伸取向后，衍射图上的圆环射图上的圆环逐渐逐渐退化成退化成圆弧。取向程度越高，圆圆弧。取向程度越高，圆弧越短。高度取向时，圆弧越短。高度取向时，圆弧可缩小为衍射点弧可缩小为衍射点。广角广角X射线衍射法利用这一射线衍射法利用这一事实事实, , 以圆弧的长度的倒数作为以圆弧的长度的倒数作为微晶取向度的量度。微晶取向度的量度。测得测得的取向度是的取向度是晶区的取向度晶区的取向度。2 2、X-X-射线衍法测晶射线衍法测晶区取向函数区取向函数Company Log

5、o5L o g oL o g o3 3、二色性法测定取向函数、二色性法测定取向函数v二色性的本质和二色比二色性的本质和二色比 如果以不同方向的可见偏振光射入某些晶体，如果以不同方向的可见偏振光射入某些晶体，如有机染料等，就会发现晶体对振动方向平如有机染料等，就会发现晶体对振动方向平行于晶轴和垂直于晶轴的偏振光有不同的吸行于晶轴和垂直于晶轴的偏振光有不同的吸收率，因此在不同方向上呈现不同的颜色，收率，因此在不同方向上呈现不同的颜色，这种现象叫做这种现象叫做二色性二色性。Company Logo6L o g oL o g ov一般聚合物对可见光并无特征吸收，所以在可见一般聚合物对可见光并无特征吸收

6、，所以在可见光下不显示二色性。但如果将取向的纤维样品用光下不显示二色性。但如果将取向的纤维样品用某些染料进行染色，由于染料分子可渗入纤维内某些染料进行染色，由于染料分子可渗入纤维内部取向的无定形区，并以一定方向取向吸附，因部取向的无定形区，并以一定方向取向吸附，因此染色后的纤维在可见偏振光下会呈现二色性，此染色后的纤维在可见偏振光下会呈现二色性，成为成为染色二色性染色二色性。 染色二色性反映的是无定形区或晶区边界处大染色二色性反映的是无定形区或晶区边界处大分子的取向状态。分子的取向状态。Company Logo7L o g oL o g ov大分子链上的某些官能团有一定的方向性，它对大分子链上

7、的某些官能团有一定的方向性，它对振动方向不同的红外光有不同的吸收率，也会显振动方向不同的红外光有不同的吸收率，也会显示出二色性，这种二色性称为示出二色性，这种二色性称为红外二色性红外二色性。 红外二色性所反映的是纤维中大分子的红外二色性所反映的是纤维中大分子的取向情况。取向情况。Company Logo8L o g oL o g o4 4、声速法测取向函数、声速法测取向函数v原理：原理：利用声波在分子链方向的传播速度与其垂直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。方向上传播速度的不同来衡量取向度。v声波是物质的弹性波声波是物质的弹性波, ,靠原子和分子的振动而传播的靠原子和分子的振动而传播的传播速度要较垂直方向上靠范德华力结合的分子间传播速度要较垂直方向上靠范德华力结合的分子间的传播速度来得快。取向程度越高，取向方向上声的传播速度来得快。取向程度越高，取向方向上声波传播得越快。波传播得越快。v声速法测得的是样品的总取向声速法测得的是样品的总取向, ,它是晶区与非晶区两它是晶区与非晶区两