高分子物理-第二章高分子的凝聚态结构

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。
2.4 聚合物的取向结构
取向：在外力作用下，分子链或者其他结构单元沿外力作用方 向择优排列。聚合物的取向现象包括链段、分子链的取向以及 聚合物的片晶(微晶)等沿特定方向的择优排列。
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液晶相的分类与结构特征
按呈现液晶态的形成条件分类： 1.溶致液晶（lytropic)：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PBT, PPTA (Kevlar) 和聚
芳杂环PBZT, PBO等。 2.热致液晶（thermotropic)：一定温度范围内呈现液晶性的物
质。如： Xydar, Vectra, Ekonol。
的物理、力学行为，包括：玻璃态、高弹态和熔体。
2.3非晶态结构模型
Flory 50年代提出非晶态 聚合物呈现无规线团状态
小角中子散射本体和溶 剂中的均方回转半径相同 橡胶弹性模量不随稀释剂 的加入而变化 非晶态聚合物密度要比 无规线团计算的密度高 TEM形态结构观察,球 粒结构
无规线团模型
。
70年代得到了直接的实验 证据。 1972年Yeh（叶叔菌）两 相球粒模型,认为非晶聚 合物中具有3~10nm范围 的局部有序性。
局部有序模型
三、两模型讨论争论焦点：
Flory完全无序、Yeh局部有序。
无规线团模型
折叠链樱状胶束粒子模型
2.3 非晶态结构Amorphous phase
非晶态聚合物，完全不结晶的聚合物，包括：
1.链结构的规整性差，不能结晶。如无规立构聚合物，无规 聚苯乙烯、无规聚甲基丙烯酸甲酯。

高分子凝聚态结构
高分子凝聚态结构是指高分子化合物在固态或结晶态下的结构形态。

高分子凝聚态结构的研究涉及到高分子链的排列、堆砌、折叠和结晶等行为，以及由此产生的物理和化学性质。

具体来说，高分子凝聚态结构的研究内容包括以下几点：
1.高分子链的构象：高分子链在固态或结晶态下的形态，包括链的折叠、扭
曲和伸展等。

2.高分子链的堆砌：高分子链在晶体或非晶体中的排列方式，包括密堆积和
松堆积等。

3.高分子链的结晶度：高分子链在结晶态下的结晶程度，结晶度的高低会影
响材料的性能。

4.高分子链的取向：高分子链在材料中的取向程度，包括各向异性、各向同
性等。

5.高分子链的交联：高分子链之间的交联程度和交联方式，交联程度的高低
会影响材料的力学性能。

总之，高分子凝聚态结构是指高分子化合物在固态或结晶态下的结构形态，包括高分子链的构象、堆砌、结晶度、取向和交联等方面。

这些结构特征对高分子材料的物理和化学性质有着重要的影响，因此研究高分子凝聚态结构对于材料科学和化学等领域的发展具有重要意义。

液晶类型 结构形式 名称 纵向性 垂直型 主链型 星型 盘型
混合型
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2.3.1 液晶的化学结构
梳型 多重梳型 盘梳型 侧链型 腰接型 结合型
网型
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2.3.3 分子结构对液晶行为的影响


主链型液晶高分子–由液晶元和柔性链节相间 而成 刚性分子- 溶致液晶 主链中引入柔性链段–Tm ↓-热致液晶 侧链型液晶高分子 -主链柔性，刚性液晶元连 接于侧链 柔性间隔段，有利于排列与取向 主链柔性的增加，转变温度降低 液晶基元长度增加，液晶相温度加宽

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2.2.1 无规线团模型（实验依据）
橡胶的弹性理论的建立的基础。橡胶弹性模量 和应力～T的关系不随稀释剂的加入而有反常 变化-分子链无规，不存在可被溶解或拆散的 局部有序 X光小角散射测得：PS分子在本体和在溶液中 均方旋转半径相近 - 分子链具有相近的构象 在非晶高聚物的本体和溶液中，分别用高能辐 射交联，结果两者交联的倾向相同 - 并不存 在排列紧密的局部有序结构 中子小角散射的实验结果- 非晶高聚物形态是 无规线团
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2.3.1 液晶的化学结构
多盘型
支链型
树枝型
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2.3.2 液晶的类型
根据分子排列的形式和有序性的不同， 液晶有三种结构类型：近晶型、向列型 和胆甾型。
近晶型
向列型
胆甾型
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2.3.2 液晶的类型
近晶型液晶（Smectic liquid crystals）是所有液 晶中最接近结晶结构的一类，因此得名，在这类 液晶中， 棒状分子互相平行排列成层状结构。 分子的长轴垂直于层状结构平面。 层内分子排列具有2D有序性。但这些层状结构 并非严格刚性，分子可在本层内运动，但不能来 往于各层之间。因此，层状结构之间可以相互滑 移，而垂直于层片方向的流动却很困难。

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3. 元素有机高分子
~~~~~Si-（O，P，Al，Ti，)~~~~
大分子主链上没有碳原子，侧基上具有有机基 团。该类聚合物具有较好的可塑性和弹性，还具有 优异的耐热性，可以在一些特殊场合使用，但强度 较低，脆性大。可用作耐高温的涂料、塑料、润滑 剂等。 4. 无机高分子 大分子链（主链和侧基）完全由无机元素组成， 没有碳原子。无机高分子一般具有极好的耐热性， 强度低。
构象——由于化学键的旋转所导致的原子或基团在 空间的几何排列； 当分子链中的某个单键发生内旋转时所出现的 构象叫做微构象；许多微构象沿着大分子主链的 分布构成了分子链的构象，又称为宏构象。 典型的分子链构象包括伸直链构象、无规线团 构象、折叠链构象、螺旋链构象……。
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高分子作为一种软物质，为什么高分子链有蜷曲的倾向？ 原因：σ单键的内旋转 很多构象
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根据二元共聚物中两种单体单元在分子链上的排 列顺序：
无规共聚物
交替共聚物
嵌段共聚物
接枝共聚物
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共聚对聚合物性能的影响
共聚物的性能主要取决于（1）共聚单体的 性质；（2）共聚物的组成；（3）共聚物分子链 上的序列分布。 无规和交替共聚物——由于结构单元之间的相互 作用以及分子链之间的相互作用都发生了很大的 改变，所以性能有较大变化；
△E—— 全反式构象与旁式构象之间的内旋转位垒；
△ε——全反式构象与旁式构象之间的位能差；
△E的大小决定单键内旋转以及反式构象与旁 式构象之间转变的难易程度；△ε的高低则决定平 衡时全反式和旁式构象的几率。 1）低温下分子热运动能量比较低，单键内旋转不 容易发生，主要以能量最低的反式构象存在； 2）较高温度下分子热运动能量增大，构象的转变 可以发生，丁烷分子既可以反式构象存在也可 以旁式构象存在；