第二章8高聚物取向态结构

第八节高聚物的取向态结非晶态结构（non-晶态结构（crystalline取向结构（oriented织态结构（textureCompany 聚合物的取向结构 重点及要 教学目的了解高分子链的取向及其应用 Company2.8.1聚物的取向现一、聚合物的1、取向的概 聚合物取向态结构是指在某种外大分子链、链段或微晶沿着外力 Company纤熔融挤出纤熔融挤出双轴拉伸 双轴拉伸 Company聚合物的取向一般有两种方式如纤维纺再如薄膜的单轴 Company薄膜挤压吹塑

Company:bopet双向拉伸片 Company力学性能:抗张强度及绕曲疲劳强度在取向方向上大大增加，而与其垂直的热学性能:Tg提高；结晶聚合物的结晶度和密度增加，光学性能：双折射现象（在平行于取向方向与垂直于取向方向上的折射率不同，用这两个折射率的差值△n=n//-。2、取向态主要结构特征：未取向时,大分子链和链段的排列是随机的，因而呈现各向同性；取向后，大分子链和链段在取向3、取向是可逆。取向过程是分子的有序化过程，而热运动使分子趋于无序，且在热力学上后者是自发过程，而前者必须在外力场存在下才能实现。 Company Company

Company CompanyCompany高聚物成型过程中的取向在成型加工时，受到剪流动取向是指熔融成型或浓溶液成型中，高聚物拉伸取向是指高聚物的分子链、链段或微晶等受力引起的拉伸取向为单轴拉伸取向；同时受两个 Company Company无定形聚合 链段、整链取晶晶

Company二、取向的机 1．各种取向单元的取链段的取向：通过单键的内旋转引起链段运动来完成，即链段沿外力场作用方向平行取向在玻璃化温度以上（高弹态下）就可进行。见整个分子链取向：需要分子各链段的协同运动，分子链均沿外力场方向平行排列。只有当高聚物处于粘流态下才能进行，见图2-96（b）。 Company 大大（3）晶粒的取向:除了非晶区中发生链段或整链取向外，还可能有微晶的取向。通过晶区的破坏和重新排列来完成。在外力场作用下,伴随着晶片的倾斜、滑移过程,原有的折叠链晶片被拉伸破坏,重排为新的取向折叠链晶片、伸直链微晶见图2-51。或球晶在拉伸过程中发生变形直至转变为微原纤结构（球晶内所有晶片以其长周期方向几乎平行于形变方向排列），见图2-52。 Company Company4取向的逆过程，就是通过分子热运动由取向态到程，而热运动却使分子趋向无序。相应地，解取向也有链段解取向和分子链的解取 Company 取向后冻结相应单元的运动 取向度是取向材料结构特点的重要指标，也是究取向程度与物理性质的重要参数。 Hermans取向函Z链段S与Z轴成角，在Z上的投影为 //均方统计

cos2 代表了链段体系的取向完全垂直于Z

cos2Xcos2f1(3cos22取向单元在所有方向上的几率相等cos23

测定取向函数常用的方法有12、声速法

声 法：测得的取向度反映的是晶区非晶区取向总结3、X-射线衍射法；光学双折射法：晶区与非晶区的链段的取广角x射线衍射法：晶区、晶胞的取向45、偏振荧光法＃每种方法测定的结果难以较六、取向函数的测取向度的测定方法有双折射法、声速法、广角X—双折射双折射：个主轴有个折射率n同性材料中nnnz这种现象称为双折射。对于纤维材料，分子或微晶对纤维轴单轴取向时，偏振面平于纤维轴及垂直于纤维轴方向上光线的折射率不同，二者之差称双折射率，即

fnn0n0往从经验上得到双折射测定的取向为整个样品中链段的为什么会产生双折纤维双折射 是大分子或微晶体的各向异性。当一束平面振光射入纤维中时，大分子中的化学键在电场的影响下，会，极化的结果会影响光速，从而影响折射率。对于取向的纤维，平行于纤维轴的折射率不同。为什么能有双折射表征cos2 1110

ff (3cos2

1)4n00.021/n=1nl+n1和n2nn0 nn0fn0 得fc=0.91。设晶相n0=0.05，无定形相解：0.002 Company原理：利用声波在分子链方向的 速度与其垂直方向上Cf1 uC1

cos2

2Cu3Cuf (3cos22

Cu为各向同性材料的声速，C为待测样品沿参考方向测声速法测得的是样品中晶区与非晶区两者取向的总取向取3、X-射线衍法测晶区取向函 用广角射线衍射法测得的取向度是晶区的取向度。末取向结晶聚合物的射线衍射图是一些同心圆。取 成圆度取向时，圆弧可缩小为衍射点，见图2-55 Company4、二色性法测定取 二色性的本质和二色如果以不同方向的可见偏振光射入某些晶体，机 等，就会发现晶体对振动方向平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，这种 Company 某些进行染色，由于分子可渗入纤维内 Company Company在用以上测定方法测定取向度的时候应注意两点：第一要注意每种方法的应用范围，例如偏振荧光法度。取向影响高聚物取向的因（1）高聚物链结构简单，柔性大，（2）低分子化合物增塑剂、溶剂等使高（3）温度温度升高，既有利于取向，也（4）拉伸比即拉伸前后的长度比，取向伸比在4-5之间。 Company 1、纤 合成纤维生产中，广泛采用牵伸工（即单轴拉伸）来提高纤维的强度，见表2-24的强度达4700-5700kg/cm2。但取向后，纤维的断 Company 2、薄膜的生产双轴拉伸和吹塑。双轴