材料科学与工程基础杨庆祥第九章高分子材料结构与制备课件教学.pptVIP

（1）按分子排列方式分为近晶型、向列型和胆甾型，它们存在一维至二维的有序结构。 （2）按生成方式分为热致性液晶和溶致性液晶，前者通过加热在一定温度范围内（从Tm到清亮点）得到有序熔体，后者在纯物质中不存在液晶相，只有在高于一定浓度的溶液中才能得到。 （3）按介晶元在分子链中的位置可分为主链型液晶和侧链型液晶。液晶有特殊的黏度性质，在高浓度下仍有低黏度，利用这种性质进行“液晶纺丝”，不仅极大改善了纺丝工艺，而且其产品具有超高强度和超高模量，最著名的是称为凯夫拉（kevlar）纤维的芳香尼龙。 图9-17 近晶C相条纹织构 图 9-18 近晶A相扇形织构 图9-19 近晶B相镶嵌织构 条纹织构是来自交点的一系列黑线，焦锥织构是更复杂的扇形或多边形的系列直线和曲线，镶嵌织构是固有倾斜的图像，见图9-17，图9-18和图9-19。 四、取向态结构 图9-20 高聚物的取向 高聚物的取向态结构无论结晶或非晶高聚物，在外场作用下（如拉伸力）均可发生取向（orientation），见图9-20，取向程度用取向函数表示。 在外力的作用下，高分子还可得到取向结构。分子链或链段沿力场方向有序排列，或晶态高分子在拉伸变形后形成微纤维晶结构，这就是高分子的取向。取向是高分子链有序化的过程。 第七节 共聚物 一、共聚合反应及分类 共聚合是指两种或多种单体共同参加的聚合反应，形成的聚合物分子链中含有两种或多种单体单元，该聚合物称为共聚物。根据参加共聚反应的单体数量，共聚反应可分为三种类型：两种单体参加的共聚反应称为二元共聚理论研究得相当详细；三种单体参加的共聚反应称为三元共聚；多种单体参加的共聚反应称为多元共聚，动力学和组成相当复杂。 二、共聚物的类型与命名 （1）无规共聚物 （2）交替共聚物 （3）嵌段共聚物 （4）接枝共聚物 共聚物主链由单元M1组成，而支链则由单元M2组成无规和交替共聚物为均相体系，可由一般共聚反应制得嵌段和接枝共聚物往往呈非均相，由特殊反应制得。 三、研究共聚反应的意义 图9-21 共聚物示意图 a）无规b）交替c）嵌段d）接枝 共聚物是由两种或两种以上单体聚合而成的高分子化合物。高分子化学家和科学家不断地寻找可以容易并经济地合成和生产的新材料，相对已经讨论过得均聚物具有改善的性能或更好的性能的化合物。共聚物就是这些材料中的一组。主要有4种类型。两种单体类型分别用黑色和彩色球代表。 第八节 高分子材料结晶度与缺陷 高分子材料材料中存在结晶态。然而由于是分子而不是如金属和陶瓷材料那样的原子或离子，所以对高分子材料来说原子排列将更复杂。我们认为高分子材料晶体是分子链的折叠而产生的原子的有序排列。晶体的结构可以用晶胞来确定，通常都很复杂。 图9-22 聚乙烯一个晶胞中的分子链排列 质量结晶度可以通过精确地测量密度： 现在我们对描述高分子材料晶体中链的空间排列的一些模型作讨论。被接受了许多年的一个早期模型是缨状微束模型（图9-23）。 图9-23 半结晶高分子材料的缨状微束模型 图9-24 聚乙烯单晶的电子图片（20,000×） 理论上，每个片晶内分子链自身来回折叠，折叠发生在面上；这个如图9-25中示意性地表示的结构，名副其实地被称为折叠链模型。每个片晶由大量分子组成，然而，平均分子链长比片晶厚度大很多。 图9-25 盘状高分子材料晶体的折叠链结构 图9-26 球晶精细结构的示意图 从熔融态结晶的许多本体高分子材料形成球晶。每个球晶可以长成球形外形，用透射电子显微镜给出了在天然橡胶中所观察到的一个例子。 球晶由带状折叠链微晶（片晶）组成，这些片晶大约10纳米厚，呈放射状向外伸展。在本电子显微照片中，这些片晶呈细的白线。 图9-27聚乙烯球晶结构的透射光学显微照片（采用偏振光）。 在线教务辅导网： 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网 * * 第一节 概述 自然界中出现的天然高分子材料来自植物、动物和矿物。这些材料包括木材、橡胶、棉花、羊毛、皮革、丝绸、沥青、地蜡等。一些天然高分子材料例如蛋白质、酶、淀粉和纤维素的分子结构，从有机小分子合成角度出发开发制备大量高分子高分子材料成为可能。许多有用的塑料、橡胶和纤维材料都是合成高分子材料。由于合成高分子材料的出现，材料领域发生了巨大的革命。合成材料生产比较便宜，而且可以进行一定程度的控制得到相对于自然物质优越的性质。合成高分子材料在很多应用场合，代替了金属、水泥、陶瓷和木材。 大多数高分子材料都来源于有机物，多数有机物质是碳氢化合物，是由碳和氢组成的。他们内部分子的连接的键是共价键。每个碳原子由四个电子可以参与共价键，而每个氢原子只有一个成键电子。当每个键合原子都贡献一个电子时一个单键共价键才能存在，。两个碳