高分子的液晶态结构(1)

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。

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。

4、高分子的取向机理取向过程是分子在外力作用下的有序化过程。

外力除去后，分子热运动使分子趋向于无序化，即称为解取向过程。

同时取向的过程是在外力作用下运动单元运动的过程。

必须克服高聚物内部的粘滞阻力，因而完成取向过程要一定的时间。

4.1 各取向单元的取相机理（1）链段取向：通过单键的内旋转引起的链段运动来完成，这种取向在玻璃化温度以上就可以进行。

（2）分子链取向：通过各链段的协同运动来完成，只有在粘流态下才能实现。

第三版⾼分⼦物理课后习题答案详解第1章⾼分⼦的链结构1.写出聚氯丁⼆烯的各种可能构型，举例说明⾼分⼦的构造。

等。

举例说明⾼分⼦链的构造：线形：聚⼄烯，聚α-烯烃环形聚合物：环形聚苯⼄烯，聚芳醚类环形低聚物梯形聚合物：聚丙烯腈纤维受热，发⽣环化形成梯形结构⽀化⾼分⼦：低密度聚⼄烯交联⾼分⼦：酚醛、环氧、不饱和聚酯，硫化橡胶，交联聚⼄烯。

2．构象与构型有何区别？聚丙烯分⼦链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同⽴构聚丙烯变为间同⽴构聚丙烯？为什么？答：（1）区别：构象是由于单键的内旋转⽽产⽣的分⼦中原⼦在空间位置上的变化，⽽构型则是分⼦中由化学键所固定的原⼦在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，⽽构型的改变必须断裂化学键。

（2）不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，⽽全同⽴构聚丙烯与间同⽴构聚丙烯是不同的构型。

3.为什么等规⽴构聚丙⼄烯分⼦链在晶体中呈螺旋构象，⽽间规⽴构聚氯⼄烯分⼦链在晶体中呈平⾯锯齿构象？答（1）由于等归⽴构聚苯⼄烯的两个苯环距离⽐其范德华半径总和⼩，产⽣排斥作⽤，使平⾯锯齿形（…ttt…）构象极不稳定，必须通过C-C键的旋转，形成31螺旋构象，才能满⾜晶体分⼦链构象能最低原则。

（2）由于间规聚氯⼄烯的氯取代基分得较开，相互间距离⽐范德华半径⼤，所以平⾯锯齿形构象是能量最低的构象。

4.哪些参数可以表征⾼分⼦链的柔顺性？如何表征？答：（1）空间位阻参数（或称刚性因⼦），值愈⼤，柔顺性愈差；（2）特征⽐Cn，Cn值越⼩，链的柔顺性越好；（3）连段长度b，b值愈⼩，链愈柔顺。

5．聚⼄烯分⼦链上没有侧基，内旋转位能不⼤，柔顺性好。

该聚合物为什么室温下为塑料⽽不是橡胶？答：这是由于聚⼄烯分⼦对称性好，容易结晶，从⽽失去弹性，因⽽在室温下为塑料⽽不是橡胶。

6.从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异：（1）聚丙烯睛与碳纤维；（2）⽆规⽴构聚丙烯与等规⽴构聚丙烯；（3）顺式聚1，4-异戊⼆烯（天然橡胶）与反式聚1，4-异戊⼆烯（杜仲橡胶）。