液晶态和高分子液晶
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高分子液晶高分子液晶是一种新型高分子材料,具有强度高、模量大的特点。
液晶是某些小分子有机化合物或某些高分子在熔融态或在液体状态下,形成的有序流体,既具有晶体的各向异性,又具有液体的流动性,是一种过渡状态,这种中间态称为液晶态,处于这种状态下的物质称为液晶,高分子液晶材料即为一类新型的特种高分子材料,已经以纤维、复合材料和注模制件等应用于航空、航海和汽车工业等部门。
液晶就是液态和晶态之间的一种中间态,它既有液体的易流动特性,又具有晶体的某些特征。
各向同性的液体是透明的,而液晶却往往是浑浊的,这也是液晶区别于各向同性的液体的一个主要特征。
液晶之所以混浊是因为液晶分子取向的涨落而引起的光散射所致,液晶的光散射比各向同性液体要强达100万倍[3]。
总之,液晶科学获得了许多重要的发展,研究领域遍及物理、化学、电子学、生物学各个学科,发展成了液晶化学、分子物理学、生物液晶及液晶分子光谱等重要学科[5]。
高分子液晶具有独特的性能:(1)在电场和磁场中,高分子液晶排列取向所需的电场强度或磁场强度要比低分子液却大的多,热致性液品的热转变温度高,而粘度大。
(2)奇偶性,所胃奇偶性是指在介晶态的TM,TN,△S,△H随柔性间隔的不同存在着奇低偶高的现象。
不仅主链上有奇偶性效应,而侧链也有奇偶性效应。
(3)高分子液晶的流变行为高分子液晶的流变行为对聚合物材料的应用影响很大。
如粘度是温度的函数,而且在某一温度下,粘度变小。
粘度对剪层影响较大在低剪切速度下,偏离牛顿流体液品的有序性降低一粘度随分子准的增加,粘度下降。
(4)液品相的转变:在一定浓度,液晶转变温度随聚合度的增长而升高。
在各向同性挤剂中,聚合物浓度下降,则相转变温度也下降。
在一定温度下,聚合度越大,则介晶相出现的临界浓度越低。
(5)液品的电光效应.所谓电光效应是指液晶在电场的作用下产生光学的变化,具体如下:相畴的形成,电场可引起向列相,液晶产生威廉姆士相畴;动态散射,液晶中的离子,交变电场作用下对液晶分子施以作用下,随电压增大而增大,当超过弹性界限时就产生湍流;宾一主相互作用液晶中存在其它各向异性分子时施加电场,两者进行相互影响的运动排列[6]。
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高分子的取向结构和液晶结构一、高分子的取向结构1、概念高分子的取向是指在外力(拉伸、牵引、挤出)作用下,其大分子链、链段或结晶高分子中的晶体结构沿外力作用方向排列的现象.高分子链在伸展状态下,其长度是宽度的几百、几千乃至几万倍,因此在结构上具有悬殊的不对称性.在诸如挤出、牵伸、压延、吹塑等在外力作用下均可发生分子链的取向现象。
取向态和结晶态尽管都与高分子的有序排列有关,但它们的有序程度不同。
取向态是一维或二维在一定程度上有序,而结晶态则是三维有序。
通常,对于未取向的高分子材料来说,链段的取向是随机的,这样的材料客观上是各相同性的,而取向的高分子材料,其链段在某些方向上择优取向,呈现各向异性。
2、取向高聚物的性能对于取向的高分子材料来说其力学性能、光学性质及热性能等方面发生了较大的变化。
比如在力学性能中,抗张强度和疲劳强度在取向方向上显著增加,而与取向方向相垂直的方向则下降。
因此,人们可以通过取向现象来改善产品的某些性能。
3、取向方式取向方式分为单轴取向和双轴取向。
单轴取向是指材料只沿一个方向拉伸,长度增加,厚度和宽度减少,大分子链或链段沿拉伸方向择优取向。
双轴取向是指材料沿两个垂直的方向拉伸,面积增加,厚度减少,大分子链或链段倾向于与拉伸平面平行排列。
单轴取向可通过单向拉伸等方法在材料的一维方向上施以应力来实现,如合成纤维中的牵伸是单轴取向.而双轴取向长常通过双向拉伸、吹塑等过程来实现,用于薄膜制品。
一、请比较取向态、液晶态和结晶态在结构有序性方面的差异性。
线型高分子充分伸展的时候,其长度为其宽度的几百、几千甚至几万倍,这种结构上悬殊的不对称性,使它们在某些情况下很容易沿某特定方向作占优势的平行排列,这就是取向;分子热运动产生的作用是无序性的,故除去外力后,分子热运动将使有序结构自发地变成无序化结构,这种过程叫做解取向。
高聚物的取向现象包括分子链、链段以及结晶高聚物的晶片、晶带沿特定方向的择优排列。
取向与结晶都与高分子的有序性相关,但它们仍有本质的区别。
通过结晶得到的有序排列在热力学上是稳定的,而通过外场作用“迫使”高分子链有序排列的取向在热力学上是不稳定的非平衡态,只是相对稳定,一旦除去外场,高分子链就会自发解取向。
此外,取向态是一维或二维,结晶态则是三维有序的。
对于未取向的高分子来说,其中链段是随机取向的,即朝每个方向的链段数同样多,因此未取向的高分子材料是各项同性的。
而取向的高分子材料中,链段在某些方向上是择优取向的,因此材料呈现各项异性。
经过取向的材料在力学性能、光学性能以及热性能方面上发生显著的变化。
抗张强度和挠曲疲劳强度在取向方向上明显增加,而与取向方向相垂直的方向上则降低,其它如冲击强度、断裂伸长率等也发生相应的变化。
取向高聚物会发生光的折射现象,即在平行于取向方向与垂直于取向方向上的折射率出现差值。
考研⾼分⼦物理名词解释⾼分⼦物理总复习第⼀章⾼分⼦链的结构⼀、名词解释链结构:指单个分⼦的结构和形态。
近程结构:(⼀次结构)化学结构,包括⾼分⼦的组成和构型。
远程结构:(⼆次结构)⾼分⼦的⼤⼩及其在空间的形态,链的柔顺性及构象。
聚集态结构:(三次结构)通过范德华⼒和氢键形成具有⼀定规则排列的聚集态结构。
构型:是指分⼦中由化学键所固定的原⼦在空间的排列。
构造:是指链中原⼦的种类和排列,取代基和端基的种类单体单元的排列顺序,⽀链的类型和长度等。
⼏何异构(顺反异构):由于主链双键的碳原⼦上的取代基不能绕双键旋转,当组成双键的两个碳原⼦同时被两个不同的原⼦或基团取代时,即可形成顺式、反式两种构型,它们称作⼏何异构。
键接异构(顺序异构):是指结构单元在⾼分⼦链中的连接⽅式。
⼀般头-尾相连占主导优势,⽽头-头(或尾-尾)相连所占⽐例较低。
旋光异构:具有不对称C﹡原⼦的这种有机物,能构成互为镜象的两种异构体,表现出不同的旋光性,称为旋光异构体。
但是含不对称C﹡的⾼分⼦没有旋光性的,原因是多个不对称C﹡原⼦的内消旋或外消旋的作⽤。
有规⽴构:有两种旋光异构单元完全是全同⽴构或间同⽴构的⾼分⼦。
规整度:(等规度)是指聚合物种全同⽴构和间同⽴构的聚合物占所有聚合物分⼦总的百分⽐。
规整聚合物:全同⽴构和间同⽴构的⾼分⼦。
全同⽴构:⾼分⼦链全部由⼀种旋光异构单元键接⽽成。
间同⽴构:⾼分⼦链由两种旋光异构单元交替键接⽽成。
⽆规⽴构:⾼分⼦链由两种旋光异构单元⽆规键接⽽成。
线性:⾼分⼦链呈直线形交联:⾼分⼦链之间通过⽀链联结成⼀个三维空间⽹状⼤分⼦⽀化:在缩聚过程中有官能度>=3的单体存在,或在加聚过程中,有⾃由基的链转移反应发⽣,或双烯类单体中第⼆双键的活化等⽣成⽀化的或交联的⾼分⼦。
⽀化度:以⽀化点密度或两相邻⽀化点之间的链的平均分⼦量来表⽰⽀化程度交联:缩聚反应中有三个或三个以上官能度的单体存在时,⾼分⼦链之间通过⽀链联结成⼀个三维空间⽹形⼤分⼦时即成交联结构交联度:⽤相邻两个交联点之间的链的平均分⼦量Mc来表⽰。