聚合物的取向态

聚合物在成型过程中为什么会发生取向
在聚合物加工和成型的过程中，取向是一个非常重要的现象。

聚合物分子在加工过程中倾向于沿着特定的方向排列，这种有序排列形成了取向。

那么，为什么聚合物会在成型过程中发生取向呢？
首先，需要了解到聚合物分子本身具有一定的结构特点。

聚合物分子通常是由重复单元组成的长链结构，这些分子在自由状态下是呈无序排列状态的。

然而，在加工成型的过程中，聚合物经历了拉伸、挤压、注塑等加工操作，这些过程都会对聚合物分子施加力，从而导致分子逐渐排列成为有序结构，形成取向。

其次，聚合物在加工成型时会受到外部力的影响。

在加工过程中，聚合物料会经历变形和流动，这一过程中受到的拉伸力、切削力等外部力会影响聚合物分子的排列方式，导致取向现象的发生。

例如，在拉伸模塑过程中，聚合物链会沿着拉伸的方向有序排列，形成拉伸取向。

而在注塑成型中，由于熔融态聚合物在流动过程中受到的应变不均匀，也会导致分子取向的发生。

此外，成型工艺条件也是影响聚合物取向的重要因素之一。

加工过程中的温度、压力、速度等参数都会影响聚合物分子的排列方式和取向程度。

在不同的成型工艺条件下，聚合物分子的取向特征也会有所不同。

通过合理控制成型工艺参数，可以实现对聚合物取向的调控，从而得到符合要求的制品性能。

总的来说，聚合物在成型过程中发生取向是由于聚合物分子受到外部力的作用而发生有序排列的现象。

通过了解取向的形成机制，加工工程师可以针对具体的产品要求和工艺条件，调整加工参数，控制取向现象，从而获得更好的成型效果和性能表现。

1。

聚合物的取向效应取向机理 orientation mechanism聚合物在加⼯过程中，在⼒的作⽤下，流动的⼤分⼦链段⼀定会取向，取向的性质和程度根据取向条件有很⼤的区别。

按熔体中⼤分⼦受⼒的形式误作⽤的性质可分为剪切应⼒作⽤下的“流动取向”和受拉伸作⽤下的“拉伸取向”。

按取向结构单元的取向⽅向，可分单轴和双轴或平⾯取向。

按熔体温场的稳定性可分等温和⾮等温流动取向。

也可分结晶和⾮结晶取向。

聚合物熔体在模腔中的流动是注塑的主要流动过程，熔体在型腔中取向过程，将直接影响制品的质量。

欲理解注塑制品在型腔中成型的机理需了解⽆定型聚合物的取向机理。

充模时，⽆定型聚合物熔体是沿型壁流动，熔体流⼊型腔⾸先同模壁接触霰成来不及取向的冻结层外壳。

⽽新料沿着不断增长地凝固层内壁向前流动。

推动波前峰向前移动。

靠近凝固层的分⼦链，⼀端被固定凝固层上，⽽另⼀端被邻层的分⼦链沿着流动⽅向⽽取向。

由于靠近凝固层助⼒最⼤，速度最⼩；⽽中⼼外流动助⼒最⼩，速度最⼤，这样在垂直于流动⽅向上形成速度梯度；凝固层处的速度梯度最⼤，中⼼处的速度梯度最⼩，因此靠近凝固层的熔体流受剪切作⽤最强，取向程度最⼤，⽽在靠近中⼼层剪切作⽤最⼩，取向也最⼩，形成⼩取向层区。

取向对制品性能的影响由于⾮结晶型聚合物的取向是⼤分⼦链在应⼒作⽤⽅向上的取向，所以在取向⽅向的⼒学性质明显增加，⽽垂直于取向⽅向的⼒学性质却⼜明显地降低；在取向⽅向的拉伸强度，断裂伸长率，随取向度增加⽽提⾼。

双轴取向的制品其⼒学性质具有各异性并与两个⽅向拉伸倍数有关。

双轴取向改变了单轴取向的⼒学性质。

在通常注塑条件下，注塑制品在流动⽅向上的拉伸强度⼤约是垂直⽅向的确良1~2.9倍，⽽冲击强度为1~10倍，说明垂直于流动⽅向上的冲击强度降低很多。

注塑制品的玻璃化转变温度随取向度提⾼⽽上升。

有的随取向度⾼和结晶度的提⾼，其聚合物的玻璃化温度值可升⾼~25度。

由于在制品中存在有⼀定的⾼弹形秋，⼀定温度下已取向的分⼦链段要产⽣松驰作⽤：⾮结晶型聚合物的分⼦链要重新蜷曲，结晶率与取向度成正⽐。

高分子聚合物的取向表征用途高分子和它的链段本身具有较大的长度，因此在空间上必然指向一定的方向。

当高分子链段在空间随机取向时，由概率论可知，此时分子或分子链段指向各个方向的几率是相同的。

在宏观上，高分子的这种取向方式使高分子聚合物在各个方向上呈现相同的品质，即各向同性性质。

高分子链段也可能沿某些方向规整地周期性排列，从而形成高分子晶体。

在一些条件下，如外力，流动等，相当数量的高分子链段会平行指向同一方向，由此形成的高分子聚集态结构被称作取向态结构。

高分子链段平行地向同一方向排列的现象叫做高分子聚合物的取向。

表征方法及原理1.高分子聚合物中分子链的取向度1.1 高分子聚合物的取向由于高分子聚合物取向后多数分子链段指向同一个方向，在这一方向上，高分子聚合物的宏观性能显然与其他方向存在差异，材料呈各项异性性质。

在力学性能上，取向方向的强度、刚度会明显提高，而与之垂直方向上的强度和刚度则可能会降低。

在光学性能上，高分子聚合物的取向导致双折射现象的出现。

热性能上，热膨胀系数在取向和非取向方向上不同。

高分子聚合物在外力作用下的取向有两种方式：l 单轴取向l 双轴取向单轴取向：高分子聚合物在单一方向上被外力拉伸；聚合物的长度增加，厚度和宽度减小。

分子链受外力的影响指向受力方向。

双轴取向：外力在两个互相垂直的方向拉伸高分子聚合物。

聚合物的在受力方向的长度增加，厚度减小，高分子链段相对于拉伸平面平行排列，在拉伸平面内则为随机排列。

可见，双轴取向后，高分子聚合物在拉伸平面内的性能呈各项同性。

1.2 取向度高分子聚合物中分子链段向特定方向排列的程度叫做取向度。

取向度一般用取向函数F表示：F=0.5 (3cos2θ —1)在定义取向函数时，通常取一特定的方向（如拉伸方向）作为参考方向，取分子的链轴方向与参考方向的夹角为取向角，θ。

对于实际的高分子聚合物，θ不是一个定值，而是按一定的方式分布，因此取向函数方程中的θ往往采用实际取向角的平均值。

聚合物的取向结构1.简述取向是指在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列。

聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿外力方向的择优排列。

未取向的聚合物材料是各向同性的，即各个方向上的性能相同。

而取向后的聚合物材料，在取向方向上的力学性能得到加强，而与取向垂直的方向上，力学性能可能被减弱。

取向聚合物材料是各向异性的，即方向不同，性能不同。

聚合物的取向一般有单轴取向和双轴取向两种方式。

单轴取向指在一个轴向上施以外力，使分子链沿一个方向取向。

如纤维纺丝、薄膜的单轴拉伸。

双轴取向一般在两个垂直方向施加外力。

如薄膜双轴拉伸，使分子链取向平行薄膜平面的任意方向。

在薄膜平面的各方向的性能相近，但薄膜平面与平面之间易剥离。

2.实例2.1聚丙烯薄膜水蒸汽透过系数是评价包装材料阻水性能的重要参数之一。

分子取向程度不同，材料的水蒸汽透过系数也不相同。

聚丙烯是半结晶性材料，存在结晶区与无定形区。

结晶区结构比较紧密，通常情况小分子物质从结构松散的无定形区中通过，而经过取向拉伸后聚丙烯的结晶度将提高，结构松散的无定形区将减少，因此小分子物质通过PP的有效途径就减少了。

BOPP薄膜的结晶度要高于OPP薄膜的结晶度，因此在一定的温湿度条件下，双向拉伸聚丙烯(BOPP)、单向拉伸聚丙烯(OPP) 和未拉伸聚丙烯(CPP)三种薄膜的透湿系数值依次增加。

说明拉伸取向操作可提高PP 薄膜的阻湿性能。

薄膜单轴拉伸时，与拉伸方向平行的强度随着拉伸比的增加而增加，但垂直于拉伸方向的强度则随之下降。

例如，把聚丙烯（PP）薄膜高度拉伸，那么在拉伸方向上薄膜的强度非常高，但在垂直拉伸方向上，薄膜就非常容易被撕裂，从而形成“裂膜纤维”。

目前市场上大量使用的包扎带就是拉伸成纤化的PP裂膜纤维。

在一定的温度条件下，拉伸比越大，则PP分子链的取向度越大，即薄膜的断裂伸长率减小，冲击强度、耐折性增大，力学强度提高、模量增大、透气、光泽性变好。

高聚物结晶态和取向态的差别
在高分子化学领域中，高聚物是一类由重复单元组成的聚合物。

高聚物的结晶态和取向态是高分子材料中常见的两种不同的分子排列方式。

本文将探讨高聚物结晶态和取向态之间的差别。

首先，高聚物的结晶态是指分子在固态条件下有序排列的状态。

在结晶态中，高聚物的分子链在空间中排列紧密有序，形成了规则的晶体结构。

结晶态的高聚物通常具有较高的熔点和热稳定性。

此外，结晶态高聚物的性能常常与晶体结构的形状和分子链的排列方式有关。

与结晶态相比，高聚物的取向态是指分子链在加工过程中受到外部力场的作用而排列有序的状态。

在取向态中，高聚物的分子链虽然也有一定程度的有序性，但排列相对松散和不规则。

高聚物的取向态常常是由于拉伸、挤压、注塑等加工工艺使高聚物分子链在流动过程中受到牵拉而形成的。

结晶态和取向态之间的主要差别在于分子链的排列方式和有序性程度。

在结晶态中，分子链有序排列，形成规则的晶体结构；而在取向态中，分子链排列相对松散和不规则。

此外，由于结晶态和取向态的形成机制不同，两者的性能也有所不同。

结晶态高聚物通常具有较高的熔点和热稳定性，而取向态高聚物通常具有较高的机械强度和拉伸性能。

总结起来，高聚物的结晶态和取向态是两种不同的分子排列方式。

结晶态高聚物具有有序、紧密的分子链排列，而取向态高聚物具有相对松散、不规则的分子链排列。

两者的形成机制和性能差异使它们在不同领域具有不同的应用潜力。

因此，在高聚物研究和应用中，了解和掌握高聚物结晶态和取向态之间的差别是非常重要的。