高分子物理-第二章高分子的凝聚态结构课程.ppt

凝聚态(聚集态)与相态 凝聚态：物质的物理状态, 是根据物质的分子运动在宏观力学性能上的表现来区分的, 通常包括固、液、气体（态），称为物质三态 相态：物质的热力学状态，是根据物质的结构特征和热力学性质来区分的，包括晶相、液相和气相（或态） 一般而言，气体为气相，液体为液相，但固体并不都是晶相。如玻璃(固体、液相) 2.2 晶态聚合物结构 晶体的微观结构： 晶格：能抽象描述晶体内部结构的空间格子，叫晶格（或点阵） PE的晶胞结构Planar zigzag conformation PP的晶胞结构 晶胞密度： 五、高分子的结晶形态 单晶、多晶、非晶、准晶的概念： 晶体：固体物质内部的质点既是短程有序又是长程有序的； 树枝状晶Dendritic crystal 结晶度：试样中结晶部分的重量百分数或体积百分数。 ①重量百分数 （Differential scanning calorimetry - DSC 2.3 非晶态结构 非晶态结构模型 2.4 高分子液晶 1.溶致液晶：一定浓度的溶液中呈现液晶性的物质。如：核酸，蛋白质，芳族聚酰胺和聚芳杂环等。 2.热致液晶：一定温度范围内呈现液晶性的物质。如： 聚芳酯 3.感应液晶：外场（力，电，磁，光等）作用下进入液晶态的物质 ---- PE under high pressure。 4.流致液晶：通过施加流动场而形成液晶态的物质 ----聚对苯二甲酰对氨基苯甲酰肼。 1. 向列相(N相) 胆甾相的一般含手性分子，手性的存在使邻近分子的排列发生扭曲，形成尺寸很大的螺旋结构，分子分层排布。 四、液晶态的表征 液晶的应用 2.5 聚合物的取向结构 2.6 聚合物的织态结构 高分子合金的制备方法 1.物理共混： 机械共混 溶液共混 乳液共混 2.化学共混 ：溶液接枝共混 熔融接枝共混 嵌段共混 根据二相“软”、“硬”情况可以分四类： a 分散相软（橡胶）-连续相硬（塑料） 例如：橡胶增强塑料（ABS、HIPS） b 分散相硬-连续相软 例如：热塑性弹性体（SBS） c 分散相软-连续相软 例如：天然橡胶与合成橡胶共混 d 分散相硬-连续相硬 例如：PE改性PC 应用实例1 最早利用共混改性的是聚苯乙烯，把天然橡胶混入聚苯乙烯，制成了改性聚苯乙烯，改变了聚苯乙烯的脆性，使它变得更为坚韧和耐冲击. 应用实例2 大量的聚氯乙烯中加入少量丁腈橡胶，不加 增塑剂，像软聚氯乙烯一样的共混物。 优点： 丁腈橡胶不挥发，不渗出，比通用的增 塑剂要好。耐油、耐磨、耐老化、低温下不 发脆 应用实例3 聚碳酸酯是一种性能优良的工程塑料，但它存在着内应力大、不耐有机溶剂、在水蒸气和热水中易水解等缺点。 如果聚碳酸酯和聚乙烯共混，制得的改性聚碳酸酯就变成耐沸水、耐应力开裂性，而且冲击韧性也有所改善的塑料。 高分子的相容性（compatibility） 低分子的相容性：两种化合物能否达到分子水平的混合问题。 提高相容性的方法： 1）加入增容剂 2）通过嵌段和接枝共聚，互穿网络等 强制手段 共混物的相态结构及影响因素 热力学上： 非稳定态，呈微观或亚微观相分离，外观上看均匀，但电镜可看到有二相存在 相容性好：混合得好，得到的材料二相分散得小且均匀。相容性适中的共混高聚物有很大的实用价值。 相容性太差：混合程度很差，或者混不起来，无使用价值。 多组分聚合物形态 1）浓度 （1）光学性能 大多数非均相共混高聚物是不透明的。 例1 ABS是由连续相AS（丙烯晴-苯乙烯共 聚）塑料（透明）和分散相SBR（丁苯橡胶） （不透明）接枝共聚，ABS是不透明的。 2.热性能 PVC+增塑剂， Tg下降，作为塑料使用温度下降 HIPS（高抗冲量聚苯乙烯）： 对PS的Tg影响不大。 3.力学性能 橡胶增韧塑料： 大幅度提高材料韧性的同时，不致过多牺牲 材料的模量和抗张强度 加工成型时可以利用分子链取向和链段取向速度的不同，用慢的取向过程使整个高分子链得到良好的取向，以达到提高纤维的拉伸强度,而后再用快的过程使链段解取向，使具有弹性。 四、取向的意义和应用 当粘胶丝自喷丝口喷入酸性介质时，粘胶丝开始凝固，于凝固未完全的溶胀态和较高温度下进行拉伸， 以粘胶丝为例 此时高聚物仍有显著的流动性，可以获得整链的取向，然后在很短的时间内用热空气和水蒸汽很快地吹一下，使链段解取向，消除内部应力。这样得到的粘胶纤维是比较理想的，热处理的温度和时间要