[工學(xué)]聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)(編輯修改稿)
2025-04-18 02:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 子鏈的緊密堆砌，能更好地阻擋各種試劑的滲入，提高了材料的耐溶劑性；但是，對(duì)于纖維材料來說，結(jié)晶度過高是不利于它的染色性。 ? 因此，結(jié)晶度的高低要根據(jù)材料使用的要求來適當(dāng)控制。 晶粒尺寸和片晶厚度 ? 廣角 X射線衍射法（ WAXD）可以測(cè)定晶粒尺寸。 根據(jù) Scherrer公式： ? 小角 X射線衍射法 SAXD方法測(cè)長(zhǎng)周期和片晶厚度。 ? 晶態(tài)聚合物中，相鄰片晶中心的間距稱為長(zhǎng)周期。 ? 片晶厚度定義為長(zhǎng)周期內(nèi)結(jié)晶部分的厚度 l。 Xc—— 結(jié)晶度 ? ???? c o s/ ?? kD h k lcxll ?? 非晶態(tài)結(jié)構(gòu) Amorphous phase ? 由于溫度和結(jié)構(gòu)的不同，非晶態(tài)聚合物呈現(xiàn)熔體出不同的物理、力學(xué)行為，包括：玻璃態(tài)、高彈態(tài)和熔體。 ? 非晶態(tài)聚合物完全不結(jié)晶的聚合物，包括： ，不能結(jié)晶。 如無規(guī)立構(gòu)聚合物，無規(guī)聚苯乙烯、無規(guī)聚甲基丙烯酸甲酯。 ，可以結(jié)晶，單結(jié)晶速度十分緩慢，以至于在溶體在通常的冷卻速度下得不到可觀的結(jié)晶，呈現(xiàn)玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)。如聚碳酸酯等。 ，常溫下呈現(xiàn)高彈態(tài)，低溫時(shí)才形成結(jié)晶，例如順式聚 1， 4－丁二烯等。 ? 對(duì)于晶態(tài)聚合物的非晶態(tài)，包括： ， 。 無規(guī)線團(tuán)模型 Flory 50年代提出非晶態(tài)聚合物呈現(xiàn)無規(guī)線團(tuán)狀態(tài) 。 70年代得到了直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。 局部有序模型 1972年 Yeh（葉叔菌）兩相球粒模型 ,認(rèn)為非晶聚合物中具有 3~10nm范圍的局部有序性。 小角中子散射本體和 ?溶劑中的均方回轉(zhuǎn)半徑相同 橡膠彈性模量不隨稀釋劑的加入而變化 非晶態(tài)聚合物密度要比無規(guī)線團(tuán)計(jì)算的密度高 TEM形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察 ,球粒結(jié)構(gòu) 液晶 Liquid Crystal ?液晶既具有晶體的各向異性又有液體的流動(dòng)性 ， 其有序性介于液體的各向同性和晶體的三維有序之間 ， 結(jié)構(gòu)上保持著一維或二維有序排列 。 這種狀態(tài)稱為液晶態(tài) 。 其所處狀態(tài)的物質(zhì)稱為液晶 。 液晶小分子 液晶高分子 高分子量 液晶有序 液晶高分子的高強(qiáng)度、高模量、高流動(dòng)。 液晶態(tài)結(jié)構(gòu) ?液晶性物質(zhì)具有獨(dú)特的 溫度效應(yīng) 、 電光效應(yīng) 、 磁效應(yīng)和良好的機(jī)械性能 ， 可廣泛應(yīng)用于電子 、 電視顯示 、溫度檢測(cè) 、 工程技術(shù)等領(lǐng)域 ， 這些應(yīng)用又極大推動(dòng)了液晶的研究 ， 使之成為一門新興的邊緣學(xué)科 。 液晶的歷史 1888年 ， 奧地利植物學(xué)家 Reinitzer發(fā)現(xiàn)膽甾醇苯甲酸酯在 ℃ 熔化時(shí) ， 形成了霧濁的液體 ， 并出現(xiàn)藍(lán)紫色 的 雙 折 射 現(xiàn) 象 ， 直至℃ 時(shí)才形成各向同性的液體 。 其后在 Reinitzer和 德國物理學(xué)家 Lehmann的共同努力下 ， 認(rèn)為膽甾醇苯甲酸酯在固態(tài)和液態(tài)之間呈現(xiàn)出一種新的物質(zhì)相態(tài) ， 將其命名為 液晶 ， 這標(biāo)志著液晶科學(xué)的誕生 。 液晶之父 Reinitzer和 Lehmann 1 2 液晶高分子科學(xué)的發(fā)展 ? 1965年 杜邦女科學(xué)家 Kwolek發(fā)現(xiàn)了溶致液晶高分子聚對(duì)氨基苯甲酸 （ PBA） ， 她的進(jìn)一步研究導(dǎo)致了高強(qiáng)度 、 高模量 、耐熱性的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺 Kevlar纖維的大規(guī)模商品化 。為表彰她的貢獻(xiàn) ， 美國化學(xué)會(huì)將 1997年度的 Perking獎(jiǎng)金授予了這位杰出的科學(xué)家 。 ? 首次有關(guān)合成的液晶高分子的報(bào)道是 1956年 Robinson在聚 ?苯基 L谷氨酸酯 （ PBLG） 的溶液體系中觀察到了與小分子液晶類似的雙折射現(xiàn)象 ， 從而揭開了液晶高分子研究的序幕 。 ? 對(duì)液晶高分子的認(rèn)識(shí) ， 首先歸功于 德國化學(xué)家 Vorlander， 他提出能產(chǎn)生液晶化合物的分子盡量為直線狀 ， 這成為設(shè)計(jì)和合成液晶高分子的依據(jù) 。 ? 棒狀分子 (長(zhǎng)徑比大于 4) 液晶的化學(xué)結(jié)構(gòu) —液晶基元 R X RC H N NX : N ,? 盤狀分子 ? 雙親性分子 3 液晶基元 液晶的基本概念 ： 經(jīng)常引用矢量來描述液晶分子的排列狀態(tài) ，在一定的溫度范圍內(nèi) （ 或一定的濃度范圍內(nèi) ） ， 液晶分子趨向于沿分子長(zhǎng)軸方向平行排列 （ 擇優(yōu)取向 ） ，這個(gè)方向被稱為指向矢 。 3 S：液晶態(tài)的有序性可采用有序參數(shù) S定量的描述 。 有序參數(shù) S表示了取向有序的程度 ， 分子完全取向排列時(shí) S=1， 分子完全無規(guī)取向排列 S=0。 液晶的基本概念 3 根據(jù)介晶基元在液晶高分子中的存在方式不同可分為有以下一些類型： 我國科學(xué)家周其鳳首先提出了 “ 甲殼型液晶高分子 ” 的概念 ， 并做了大量的研究 。 液晶高分子的構(gòu)造 Fig. Structures of liquid crystalline polymers. A. Rigidrod。 B. Mainchain LCPs with flexible spacer。 C. Sidegroup LCPs。 D. Mesogen jacketed LCPs。 E. Combined main/sidegroup LCPs。 F. Star LCPs。 G. LC dendrimer. 4 按呈現(xiàn)液晶態(tài)的形成條件分類： （ lytropic)：一定濃度的溶液中呈現(xiàn)液晶性的物質(zhì)。如：核酸，蛋白質(zhì)，芳族聚酰胺 PBT, PPTA (Kevlar) 和聚芳雜環(huán) PBZT, PBO等。 （ thermotropic)：一定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)液晶性的物質(zhì)。如： 聚芳酯 Xydar, Vector, Rodrum。 ：外場(chǎng)（力，電，磁，光等）作用下進(jìn)入液晶態(tài)的物質(zhì) PE under
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