1、高高 分分 子子 化化 學學 與與 物物 理理第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 縮聚及其他逐步聚合反應縮聚及其他逐步聚合反應 第三章第三章 自由基聚合反應自由基聚合反應第四章第四章 離子型聚合和配位聚合離子型聚合和配位聚合第五章第五章 共聚合反應共聚合反應第六章第六章 聚合物的化學反應聚合物的化學反應第七章第七章 高分子的結構高分子的結構第八章第八章 大分子的熱、力學性質大分子的熱、力學性質第九章第九章 高分子固體的力學性質高分子固體的力學性質第十章第十章 高分子溶液性質高分子溶液性質第十一章第十一章 高分子的電、熱及光學性質高分子的電、熱及光學性質研究聚合反應和高分子化研究聚合反應和高分子

2、化學反應原理，選擇原料、學反應原理，選擇原料、確定路線、尋找催化劑、確定路線、尋找催化劑、制訂合成工藝等。制訂合成工藝等。高高 分分 子子 化化 學學研究聚合物的結構與性研究聚合物的結構與性能的關系，為設計合成能的關系，為設計合成預定性能的聚合物提供預定性能的聚合物提供理論指導。理論指導。高高 分分 子子 物物 理理高分子結構高分子結構凝聚態結構凝聚態結構鏈結構鏈結構晶態結構晶態結構非晶態結構非晶態結構液晶態結構液晶態結構取向態結構取向態結構近程結構近程結構(一級結構）一級結構）遠程結構遠程結構(二級結構）二級結構）化學組成化學組成結構單元的鍵接方式結構單元的鍵接方式分子的構造分子的構造分子鏈

3、的構型分子鏈的構型分子量及其分布分子量及其分布分子鏈的尺寸分子鏈的尺寸高分子鏈的構象和柔順性高分子鏈的構象和柔順性高分子的結構層次高分子的結構層次三級結構三級結構高級結構高級結構1. 碳鏈高分子：碳鏈高分子： 主鏈全部由碳原子組成（有共價鍵連接而成），由加成反應得主鏈全部由碳原子組成（有共價鍵連接而成），由加成反應得到：例如：到：例如：PE、PP、PVC、PS、MMA。特點：不溶于水，可塑性（可加工性）但耐熱性差。特點：不溶于水，可塑性（可加工性）但耐熱性差。2. 雜鏈高分子：雜鏈高分子：e.g: PA（尼龍）、（尼龍）、PET（滌綸）、（滌綸）、PPO（聚苯醚）、（聚苯醚）、PSU（聚砜）、

4、（聚砜）、POM（聚甲醛）、（聚甲醛）、PPS（聚苯硫醚）。（聚苯硫醚）。特點：具有極性，易水解、醇解，耐熱性比較好，強度高。特點：具有極性，易水解、醇解，耐熱性比較好，強度高。 可用作工程塑料。可用作工程塑料。7.1 7.1 高分子的近程結構高分子的近程結構7.1.1 分子鏈的化學組成分子鏈的化學組成決定聚合物的基本性能決定聚合物的基本性能3. 元素有機高分子：元素有機高分子： 主鏈中不含碳，含有主鏈中不含碳，含有Si、P、Ti、Al等元素。等元素。 特點：具有無機物的熱穩定性，有機物的彈性和塑性。特點：具有無機物的熱穩定性，有機物的彈性和塑性。e.g:硅橡膠硅橡膠 -123 使用，耐低溫性

5、好使用，耐低溫性好SiCH3CH3O 4. 4.無機高分子：無機高分子： 分子鏈（主鏈和側基全部由無機元素組成，不含分子鏈（主鏈和側基全部由無機元素組成，不含C C原子。原子。 eg. 聚二氧化硅、聚二氟磷氮等。聚二氧化硅、聚二氟磷氮等。端基端基End Group ： 端基所占比例很小，對高分子的力學性能沒有影響，但對端基所占比例很小，對高分子的力學性能沒有影響，但對熱穩定性影響最大，分子鏈的降解通常從端基開始，要提高熱穩定性影響最大，分子鏈的降解通常從端基開始，要提高耐熱性，一般要對高分子鏈進行封端。耐熱性，一般要對高分子鏈進行封端。e.g:OCHOOOCnOHCH2CH2加入加入OCCI封

6、端，以提高封端，以提高PET耐熱性和控制分子量。耐熱性和控制分子量。首首- -尾連接尾連接首首- -首連接首連接尾尾- -尾連接尾連接如單體如單體CH2=CHX聚合時，所得單體單元結構如下：聚合時，所得單體單元結構如下：CH2CHCH2XCHXCH2CH CHXCH2XCH CH2CH2CHXXCH2CHX首首尾尾單體單元連接方式可有如下三種：單體單元連接方式可有如下三種：7.1.2 結構單元的鍵接方式結構單元的鍵接方式鍵接方式：鍵接方式：是指結構單元在高分子鏈中的聯結方式（是指結構單元在高分子鏈中的聯結方式（居多居多少量少量少量少量線形線形無規支化無規支化梳形支化梳形支化星形支化星形支化交聯

7、網絡交聯網絡7.1.3 高分的構造高分的構造線形、支化和交聯線形、支化和交聯1. 線形高分子（線形高分子（linear polymer） ： 一般高分子呈線形，分子長鏈可以蜷曲成團，也可以伸一般高分子呈線形，分子長鏈可以蜷曲成團，也可以伸展成直線。線形的分子間沒有化學鍵結合，在受熱或者受展成直線。線形的分子間沒有化學鍵結合，在受熱或者受力的情況下分子間可以相互移動，因此力的情況下分子間可以相互移動，因此線形高聚物可以在線形高聚物可以在適當的溶劑中溶解，加熱時可以熔融，易于加工成型。適當的溶劑中溶解，加熱時可以熔融，易于加工成型。2. 支化高分子（支化高分子（branching polymer）

8、：）： 與線形高分子的化學性質相似，但物理機械性能不同。與線形高分子的化學性質相似，但物理機械性能不同。支支化破壞了分子的規整性，故結晶度大大降低，化破壞了分子的規整性，故結晶度大大降低，故密度，熔點，故密度，熔點，結晶度和硬度等方面都低于線形高分子。結晶度和硬度等方面都低于線形高分子。 3. 交聯（交聯（ network polymer）: : 高分子鏈之間通過支鏈連接成一個空間三維網狀結構高分子鏈之間通過支鏈連接成一個空間三維網狀結構熱固性塑料、硫化橡膠、聚乙烯交聯都是交聯高分子熱固性塑料、硫化橡膠、聚乙烯交聯都是交聯高分子eg: 橡膠硫化橡膠硫化未硫化未硫化: :分子間容易滑動分子間容易

9、滑動, ,受力后不能恢復原狀受力后不能恢復原狀硫化后硫化后: : 不易滑動不易滑動, , 有可逆的彈性形變，稱為具有實有可逆的彈性形變，稱為具有實用意義的橡膠。用意義的橡膠。注意注意:交聯度不同交聯度不同,性能也不相同性能也不相同; 如交聯度小的橡膠如交聯度小的橡膠(含硫量含硫量 Cl CH3 H 柔性排列：柔性排列：-CH2-CHCN- -CH2-CHCl- -CH2-CHCH3- 不對稱分布不對稱分布 非極性取代基的體積非極性取代基的體積越大，內旋轉位阻越大，柔順性越差。越大，內旋轉位阻越大，柔順性越差。 CH2CHCH2CH2CHPh柔柔順順性性：聚聚乙乙烯烯 聚聚丙丙烯烯 聚聚苯苯乙乙

10、烯烯HCHCH3但側基如果是柔性的，側基的增大使分子間距離增加，會使但側基如果是柔性的，側基的增大使分子間距離增加，會使分子間作用力減小，鏈柔性反而會得到提高。分子間作用力減小，鏈柔性反而會得到提高。 3.3.支化和交聯支化和交聯p 支鏈短對鏈柔性有一定改善作用；支鏈長支鏈短對鏈柔性有一定改善作用；支鏈長，則阻礙鏈，則阻礙鏈的內旋轉，柔順性下降。的內旋轉，柔順性下降。p 交聯結構交聯結構，當交聯度不大時（含硫當交聯度不大時（含硫23的橡膠）對鏈的橡膠）對鏈的柔順性影響不大，的柔順性影響不大，但是交聯度達到一定程度（如含硫但是交聯度達到一定程度（如含硫30%以上）則大大影響鏈的柔順性。以上）則大

11、大影響鏈的柔順性。4.4.外界因素的影響外界因素的影響a. a. 溫度的影響：溫度的影響：溫度越高，高分子鏈柔性越好溫度越高，高分子鏈柔性越好b.b.與外力的作用與外力的作用慢：慢： 外力增加慢，鏈的柔性增加外力增加慢，鏈的柔性增加快：快： 外力增加快，鏈的柔性降低外力增加快，鏈的柔性降低實例：塑料制品、橡膠制品等冬天硬、夏天軟。實例：塑料制品、橡膠制品等冬天硬、夏天軟。7.3 高分子鏈的構象統計高分子鏈的構象統計分子尺寸分子尺寸均方末端距均方末端距內旋轉容易內旋轉容易鏈段短鏈段短線團小線團小末端距小末端距小對末端距平方后再平均，就是對末端距平方后再平均，就是“均方末端距均方末端距”。2h末端

12、距：線形高分子鏈一端至另一端的直線距離。末端距：線形高分子鏈一端至另一端的直線距離。線形鏈支 化 鏈廣義表征：廣義表征： “均方旋轉半徑均方旋轉半徑”高分子的聚集態結構：高分子的聚集態結構： 指高分子鏈之間的排列和堆砌結構。指高分子鏈之間的排列和堆砌結構。7.4 聚合物聚集態結構聚合物聚集態結構凝聚態凝聚態結構結構晶態晶態結構結構非晶態非晶態結構結構取向態取向態結構結構液晶態液晶態結構結構材料性能材料性能合成方法合成方法成型加工方法成型加工方法聚集態結構聚集態結構聚集態結構不同，性能不同。聚集態結構不同，性能不同。 聚集態結構取決于兩個聚集態結構取決于兩個方面：一是高分子的鏈結構（即合成方法）

13、，二是成型方面：一是高分子的鏈結構（即合成方法），二是成型加工方法及外界條件。加工方法及外界條件。范德華力范德華力氫鍵氫鍵定向力定向力 誘導力誘導力 色散力色散力由電很負性強的原子由電很負性強的原子X上的氫原子上的氫原子H與另外與另外一個電負性強、半徑小的原子一個電負性強、半徑小的原子Y以一種特殊以一種特殊的偶極作用結合成氫鍵的偶極作用結合成氫鍵(XHY)。7.4.1 聚合物分子間作用力聚合物分子間作用力 氫鍵的形成可以是分子內，也可以是分子間。分子間形成氫氫鍵的形成可以是分子內，也可以是分子間。分子間形成氫的高聚物有聚丙烯酸、聚酰胺等。氫鍵的存在使聚合物分子間作的高聚物有聚丙烯酸、聚酰胺等。

14、氫鍵的存在使聚合物分子間作用力大大增加，還可以促使大分子鏈之間形成規則緊密地排列，用力大大增加，還可以促使大分子鏈之間形成規則緊密地排列，有利于形成結晶結構。有利于形成結晶結構。OHOCCCCCCCCOHOCCCCCCCCOHOCHOOCOHOCOHOC聚丙烯酸分子間的氫鍵聚丙烯酸分子間的氫鍵氫氫 鍵鍵聚酰胺分子間的氫鍵示意圖聚酰胺分子間的氫鍵示意圖NHOCNHOCNHOCNHOCNHOCNHOCNHOCNHOCNHOC 以上各種分子間作用力共同起作用才使相同或不同分子聚集以上各種分子間作用力共同起作用才使相同或不同分子聚集成聚合物；而聚合物的一些特性，如沸點、熔點、氣化點、熔融成聚合物；而聚

15、合物的一些特性，如沸點、熔點、氣化點、熔融熱、溶解度、粘度和強度都受到分子間作用力的影響；熱、溶解度、粘度和強度都受到分子間作用力的影響； 因為分子間作用力與分子量有關，而高分子的分子量一般都因為分子間作用力與分子量有關，而高分子的分子量一般都很大，致使分子間的作用力的加和超過化學鍵的鍵能，所以一般很大，致使分子間的作用力的加和超過化學鍵的鍵能，所以一般聚合物不存在氣態。聚合物不存在氣態。所以我們不能用單一作用能來表示高分子鏈所以我們不能用單一作用能來表示高分子鏈間的相互作用能，而用宏觀量：間的相互作用能，而用宏觀量：7.4.2 聚合物分子間作用力表征聚合物分子間作用力表征或或內聚能內聚能內聚

16、能密度內聚能密度 把把1mol的液體或固體分子汽化（轉移到其分子引力范的液體或固體分子汽化（轉移到其分子引力范圍之外）所需要的能量。圍之外）所需要的能量。 E= Hv-RTHv摩爾汽化熱摩爾汽化熱RT轉化為氣體所做的膨脹功轉化為氣體所做的膨脹功內聚能：內聚能： CED= E/Vm Vm摩爾體積摩爾體積內聚能密度：內聚能密度：單位體積的內聚能單位體積的內聚能p 當當CED400J/m3,分子鏈上含有強的極性基團或者形成分子鏈上含有強的極性基團或者形成氫鍵，因此分子間作用力大，機械強度好，耐熱性好，氫鍵，因此分子間作用力大，機械強度好，耐熱性好，再加上分子鏈結構規整，易于結晶取向再加上分子鏈結構規

17、整，易于結晶取向纖維纖維p 當當CED在在300400J/m3,分子間作用力適中分子間作用力適中塑料塑料 CED越大，分子間作用力越大；越大，分子間作用力越大； CED越小，分子間作用力越小越小，分子間作用力越小7.57.5高聚物的晶態結構高聚物的晶態結構高聚物的結晶形態高聚物的結晶形態稀溶液，緩慢降溫稀溶液，緩慢降溫單晶單晶球晶球晶濃溶液或熔體冷卻濃溶液或熔體冷卻纖維狀晶體纖維狀晶體擠出、吹塑、拉伸擠出、吹塑、拉伸濃溶液、低溫度結晶濃溶液、低溫度結晶極高壓力下熔融結晶極高壓力下熔融結晶樹枝樹枝狀晶狀晶伸直鏈晶體伸直鏈晶體 聚合物的結晶與小分子晶體不同，一般具有晶體不完善（晶聚合物的結晶與小分

18、子晶體不同，一般具有晶體不完善（晶區、非晶區及中間結構共存）、熔點范圍寬及結晶速度慢等特區、非晶區及中間結構共存）、熔點范圍寬及結晶速度慢等特點。根據結晶條件不同，又可形成多種形態的晶體。點。根據結晶條件不同，又可形成多種形態的晶體。7.5.1 聚合物的結晶形態聚合物的結晶形態 單晶是具有一定幾何外形的薄片狀晶體。一般聚合單晶是具有一定幾何外形的薄片狀晶體。一般聚合物的單晶只能從極稀溶液（質量濃度小于物的單晶只能從極稀溶液（質量濃度小于0.01wt%)中中緩慢結晶而成。緩慢結晶而成。175從從0.003%的的溶液中緩慢結晶溶液中緩慢結晶i-PS單晶單晶螺旋生長螺旋生長稀溶液，慢降溫稀溶液，慢降

19、溫PE單晶單晶1. 單晶單晶(折疊鏈片晶）折疊鏈片晶） 聚合物結晶聚合物結晶最常見最常見的結晶形態，是一種圓球狀的晶體，尺的結晶形態，是一種圓球狀的晶體，尺寸較大，一般是由結晶性聚合物寸較大，一般是由結晶性聚合物從濃溶液中析出或由熔體冷卻從濃溶液中析出或由熔體冷卻時時形成的。球晶在正交偏光顯微鏡下可觀察到其特有的黑十字消光形成的。球晶在正交偏光顯微鏡下可觀察到其特有的黑十字消光或帶同心圓的黑十字消光圖象?；驇膱A的黑十字消光圖象。2. 球晶球晶聚戊二酸丙二醇酯聚戊二酸丙二醇酯等規聚苯乙烯等規聚苯乙烯聚乙烯聚乙烯球晶的偏光顯微鏡照片球晶的偏光顯微鏡照片3. 樹枝狀晶樹枝狀晶 溶液濃度較大溶液濃

20、度較大(一般為一般為0.010.1%)，溫度較低的條件下結，溫度較低的條件下結晶時，高分子的擴散成為結晶生長的控制因素，此時在突出的晶時，高分子的擴散成為結晶生長的控制因素，此時在突出的棱角上要比其它鄰近處的生長速度更快，從而傾向于樹枝狀地棱角上要比其它鄰近處的生長速度更快，從而傾向于樹枝狀地生長，最后形成樹枝狀晶體。生長，最后形成樹枝狀晶體。PEPEO4.4.纖維狀晶體纖維狀晶體 聚合物在結晶過程中受到攪拌、拉伸或受到剪切力作聚合物在結晶過程中受到攪拌、拉伸或受到剪切力作用時，高分子鏈會沿著外力方向伸展，并且平行排列，形用時，高分子鏈會沿著外力方向伸展，并且平行排列，形成纖維狀晶態。成纖維狀

21、晶態。該晶體是由交錯連接的伸展高分子鏈所構該晶體是由交錯連接的伸展高分子鏈所構成，其長度大大超過高分子鏈的長度。成，其長度大大超過高分子鏈的長度。聚乙烯纖維狀晶聚乙烯纖維狀晶5. 5. 串晶串晶 在溶液中強烈攪拌得到，是纖維狀晶體和片晶的復在溶液中強烈攪拌得到，是纖維狀晶體和片晶的復合體。合體。折疊鏈折疊鏈片晶片晶纖維狀晶纖維狀晶6. 6. 伸直鏈晶體伸直鏈晶體 聚合物在高溫高壓（如擠出）下熔融結晶，聚合物在高溫高壓（如擠出）下熔融結晶，在晶體中，在晶體中，高分子鏈完全伸展，平行規整排列，晶片厚度于分子鏈長高分子鏈完全伸展，平行規整排列，晶片厚度于分子鏈長度相當。度相當。高溫高壓下得到高溫高壓

22、下得到的的PEPE伸直鏈晶體伸直鏈晶體思考：n讓讓PE在下列條件下結晶，各生成什么樣的晶體？在下列條件下結晶，各生成什么樣的晶體？ 1）從極稀的溶液中緩慢結晶）從極稀的溶液中緩慢結晶 2）從熔體中冷卻結晶）從熔體中冷卻結晶 3）在極高的壓力下熔融擠出）在極高的壓力下熔融擠出 4）在熔體中強烈攪拌下結晶。）在熔體中強烈攪拌下結晶。 晶態結構模型是指描述大分子鏈在晶區中的排列，基本晶態結構模型是指描述大分子鏈在晶區中的排列，基本模型有兩種：纓狀膠束模型和折疊鏈模型。模型有兩種：纓狀膠束模型和折疊鏈模型。7.5.2 聚合物的晶態結構模型聚合物的晶態結構模型1. 纓狀膠束模型纓狀膠束模型：認為結認為結

23、晶聚合物中晶聚合物中晶區晶區與與非晶區非晶區互互相穿插，相穿插，同時存在同時存在。在晶區在晶區分子鏈相互平行排列成規整分子鏈相互平行排列成規整的結構，而在非晶區分子鏈的結構，而在非晶區分子鏈的堆砌完全無序。該模型也的堆砌完全無序。該模型也稱稱兩相結構模型兩相結構模型。結晶聚合物的纓狀膠束模型結晶聚合物的纓狀膠束模型 2. 折疊鏈模型：折疊鏈模型： 認為在聚合物晶體中，高分子鏈是以認為在聚合物晶體中，高分子鏈是以折疊的形式折疊的形式堆砌起來堆砌起來的。伸展的分子傾向于相互聚集在一起形成鏈束，分子鏈規整的。伸展的分子傾向于相互聚集在一起形成鏈束，分子鏈規整排列的有序鏈束構成聚合物結晶的基本單元，這

24、些規整的有序排列的有序鏈束構成聚合物結晶的基本單元，這些規整的有序鏈束表面能大自發地折疊成鏈束表面能大自發地折疊成帶狀帶狀結構，進一步堆砌成結構，進一步堆砌成晶片晶片。 折疊鏈模型有鄰近規整折疊鏈模型及近鄰松散折疊鏈模型。折疊鏈模型有鄰近規整折疊鏈模型及近鄰松散折疊鏈模型。 3. 3. 插線板模型（插線板模型（floryflory提出）提出） 結晶時分子鏈基本來不及做規整的折疊，而只能對局部鏈結晶時分子鏈基本來不及做規整的折疊，而只能對局部鏈段作必要的調整，以便排入晶格，即分子鏈完全無規進入晶片段作必要的調整，以便排入晶格，即分子鏈完全無規進入晶片相鄰排列的兩段分子不是同一個分子的鏈段。在多層

25、片晶中，相鄰排列的兩段分子不是同一個分子的鏈段。在多層片晶中，一個分子鏈可以從一個晶區通過非晶區進入另一個晶片中。一個分子鏈可以從一個晶區通過非晶區進入另一個晶片中。結晶聚合物得插線板模型結晶聚合物得插線板模型分子鏈軸方向分子鏈軸方向鏈帶發展方向鏈帶發展方向高分子鏈高分子鏈折疊鏈帶折疊鏈帶晶片晶片（或針狀晶體）（或針狀晶體）單晶單晶球晶球晶結晶過程結晶過程 高分子結晶總是不完全的，即晶區和非晶區同時存在。高分子結晶總是不完全的，即晶區和非晶區同時存在。因而結晶高分子實際上只是半結晶聚合物（因而結晶高分子實際上只是半結晶聚合物（semi-crystalline polymer）。）。結晶度結晶度

26、: 就是結晶的程度，即晶區部分所占的質量分數就是結晶的程度，即晶區部分所占的質量分數(質量結質量結晶度晶度)或者體積分數或者體積分數(體積結晶度體積結晶度)，以，以cw 、 cv 表示。表示。 式中：式中：c和和a分別表示晶區和非晶區分別表示晶區和非晶區%100accwcWWWf%100accvcVVVfX-ray衍射法衍射法密度法密度法紅外光譜法紅外光譜法量熱法（量熱法（DSC法）法）測定測定方法方法7.6 聚合物的結晶度聚合物的結晶度1.1.密度法密度法- -最常用的最為方便的方法最常用的最為方便的方法測試依據：測試依據：晶區密度大于非晶區密度，結晶聚合物中兩相共存，晶區密度大于非晶區密度

27、，結晶聚合物中兩相共存，密度介于兩者之間（或者晶區的比容小于非晶區的比容）。密度介于兩者之間（或者晶區的比容小于非晶區的比容）。在在一定溫度下，結晶聚合物的比容具有加和關系：一定溫度下，結晶聚合物的比容具有加和關系：a)1 (wccwcffaccccaacaawcvvvvf1111那么就有那么就有 試樣密度使用密度測量裝置（密度梯度管）測量，晶區試樣密度使用密度測量裝置（密度梯度管）測量，晶區密度（完全結晶物密度）可有晶胞參數計算得到，非晶區密密度（完全結晶物密度）可有晶胞參數計算得到，非晶區密度則從可熔體的比容度則從可熔體的比容- -溫度曲線外推到測量溫度得到。從手溫度曲線外推到測量溫度得到

28、。從手冊或文獻中也可以查到相關數據。冊或文獻中也可以查到相關數據。與此類似，從密度的線性加和出發有與此類似，從密度的線性加和出發有avccvcff)1 ( %100acavcf2.差式掃描量熱法差式掃描量熱法(Differential scanning calorimetry DSC) DSC根據結晶聚合物在熔融過根據結晶聚合物在熔融過程中的熱效應去求得結晶度的方法。程中的熱效應去求得結晶度的方法。典型的典型的DSC曲線圖曲線圖%1000HHfc H由測定試樣熔融峰面由測定試樣熔融峰面積來測量，積來測量，H0由手冊和由手冊和文獻查出。文獻查出。 H聚合物試樣的熔融熱聚合物試樣的熔融熱 H0完全

29、結晶的試樣的熔完全結晶的試樣的熔融熱融熱結晶度計算結晶度計算3. X射線衍射法射線衍射法( Wide-angle X-ray diffraction ,WAXD)%100accckAAAfX射線衍射法測得的曲線射線衍射法測得的曲線測定依據：總的衍射強度等于測定依據：總的衍射強度等于晶區和非晶區衍射強度之和。晶區和非晶區衍射強度之和。Ac晶區衍射峰的面積晶區衍射峰的面積Aa非晶區散射峰的面積非晶區散射峰的面積K校正因子校正因子u不同的方法測定的結晶度結果沒有可比性。不同的方法測定的結晶度結果沒有可比性。 結晶度對聚合物性能的影響結晶度對聚合物性能的影響 結晶使高分子鏈規整排列，堆砌緊密，因而增強

30、了分子鏈結晶使高分子鏈規整排列，堆砌緊密，因而增強了分子鏈間的作用力，使聚合物的密度、強度、硬度、耐熱性、耐溶劑性、間的作用力，使聚合物的密度、強度、硬度、耐熱性、耐溶劑性、耐化學腐蝕性等性能得以提高，從而改善耐化學腐蝕性等性能得以提高，從而改善塑料塑料的使用性能。的使用性能。 但結晶使高彈性、斷裂伸長率、抗沖擊強度等性能下降，對但結晶使高彈性、斷裂伸長率、抗沖擊強度等性能下降，對以彈性、韌性為主要使用性能的材料是不利的。如結晶會使以彈性、韌性為主要使用性能的材料是不利的。如結晶會使橡膠橡膠失去彈性，發生爆裂。失去彈性，發生爆裂。1、力學性能、力學性能2、光學性能、光學性能 一般結晶聚合物呈乳

31、白色、不透明，結晶度減小，透明一般結晶聚合物呈乳白色、不透明，結晶度減小，透明度增加，非晶聚合物通常是透明的。度增加，非晶聚合物通常是透明的。 將熔融態的將熔融態的PE和聚苯乙烯淬冷到室溫，和聚苯乙烯淬冷到室溫，PE是半透明的，是半透明的，而而PS是透明的？是透明的？PE薄膜薄膜PS思考：思考：聚合物結晶過程能否進行，必須具備兩個條件：聚合物結晶過程能否進行，必須具備兩個條件： 1. 聚合物的分子鏈具有結晶能力，分子鏈需具有化學聚合物的分子鏈具有結晶能力，分子鏈需具有化學和幾何結構的規整性，這是結晶的必要條件。和幾何結構的規整性，這是結晶的必要條件。 熱力學條件熱力學條件 2. 給予充分的條件

32、適宜的溫度和充分的時間給予充分的條件適宜的溫度和充分的時間. 動力學條件動力學條件7.7 聚合物的結晶行為和結晶動力學聚合物的結晶行為和結晶動力學1、分子鏈的對稱性、分子鏈的對稱性 大分子鏈的化學結構對稱性越好，就越易結晶。大分子鏈的化學結構對稱性越好，就越易結晶。例如：例如： 聚乙烯聚乙烯 主鏈上全部是碳原子，結構對稱，結晶能達主鏈上全部是碳原子，結構對稱，結晶能達95%；聚四氟乙烯聚四氟乙烯 分子結構的對稱性好，具有良好的結晶能力；分子結構的對稱性好，具有良好的結晶能力；聚氯乙烯聚氯乙烯 氯原子破壞了結構的對稱性，失去了結晶能力；氯原子破壞了結構的對稱性，失去了結晶能力；聚偏二氯乙烯聚偏二

33、氯乙烯 具有結晶能力。具有結晶能力。 主鏈含有雜原子的聚合物，如聚甲醛、聚酯、聚醚、聚酰胺、主鏈含有雜原子的聚合物，如聚甲醛、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚砜等，雖然對稱性有所降低，但仍屬對稱結構，都具有不同程聚砜等，雖然對稱性有所降低，但仍屬對稱結構，都具有不同程度的結晶能力度的結晶能力。7.7.1聚合物結構與結晶能力的關系聚合物結構與結晶能力的關系2、鏈的規整性、鏈的規整性 主鏈含不對稱碳原子分子鏈，如具有空間構型的主鏈含不對稱碳原子分子鏈，如具有空間構型的規整性，則仍可結晶，否則就不能結晶。規整性，則仍可結晶，否則就不能結晶。自由基聚合制得的聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等自由基聚合制得的聚

34、丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等為非晶聚合物，但由定向聚合得到的等規或間規立構聚合物為非晶聚合物，但由定向聚合得到的等規或間規立構聚合物則可結晶。則可結晶。二烯類聚合物：全順式或全反式結構的聚合物有結晶能力；二烯類聚合物：全順式或全反式結構的聚合物有結晶能力；順式構型聚合物的結晶能力一般小于反式構型的聚合物。順式構型聚合物的結晶能力一般小于反式構型的聚合物。3、 共聚物的結晶能力共聚物的結晶能力無規共聚物：無規共聚物： 1. 兩種共聚單體的均聚物有相同類型的晶體結構，則能結晶，兩種共聚單體的均聚物有相同類型的晶體結構，則能結晶，而晶胞參數隨共聚物的組成而發生變化。而晶胞參數隨共聚物的組成而發

35、生變化。 2. 若兩種共聚單元的均聚物有不同的晶體結構，但其中一種若兩種共聚單元的均聚物有不同的晶體結構，但其中一種組分比例高很多時，仍可結晶；而兩者比例相當時，則失去組分比例高很多時，仍可結晶；而兩者比例相當時，則失去結晶能力，如乙丙共聚物。結晶能力，如乙丙共聚物。嵌段共聚物嵌段共聚物： 各嵌段基本上保持著相對獨立性，能結晶的嵌段可形成各嵌段基本上保持著相對獨立性，能結晶的嵌段可形成自己的晶區。自己的晶區。例如：聚酯例如：聚酯聚丁二烯聚丁二烯聚酯嵌段共聚物中，聚酯段仍可結晶，聚酯嵌段共聚物中，聚酯段仍可結晶，起物理交聯作用，而使共聚物成為良好的熱塑性彈性體。起物理交聯作用，而使共聚物成為良好

36、的熱塑性彈性體。影響結晶能力的其它因素：影響結晶能力的其它因素： 1.分子鏈的柔性：分子鏈的柔性：鏈柔性好的聚合物利于結晶，如聚對苯鏈柔性好的聚合物利于結晶，如聚對苯二甲酸乙二酯的結晶能力要比脂肪族聚酯低二甲酸乙二酯的結晶能力要比脂肪族聚酯低 2.支化：支化：高壓聚乙烯由于支化，其結晶能力要低于低壓法高壓聚乙烯由于支化，其結晶能力要低于低壓法制得的線性聚乙烯制得的線性聚乙烯 3. 交聯：交聯：輕度交聯聚合物尚能結晶，高度交聯則完全失去輕度交聯聚合物尚能結晶，高度交聯則完全失去結晶能力。結晶能力。 4.分子間力：分子間力：分子間的作用力大，會使分子鏈柔性下降，分子間的作用力大，會使分子鏈柔性下降

37、，從而影響結晶能力；從而影響結晶能力； 但分子間形成氫鍵時，則有利于晶體但分子間形成氫鍵時，則有利于晶體結構的穩定。結構的穩定。判斷下列幾組化合物的結晶難易程度判斷下列幾組化合物的結晶難易程度n1. PE,PP,PVC,PS(無規）無規）nPEPPPVCPSnPE鏈結構簡單，對稱規整，結晶能力最強；鏈結構簡單，對稱規整，結晶能力最強；n取代基極性越大，分子間作用力越大，鏈柔性越差，鏈柔性越差取代基極性越大，分子間作用力越大，鏈柔性越差，鏈柔性越差n越不利于結晶，取代基極性越不利于結晶，取代基極性Cl CH3，因此結晶能力，因此結晶能力PPPVC；n無規立構的無規立構的PS分子鏈結構缺乏對稱性和

38、規整性，任何條件下都分子鏈結構缺乏對稱性和規整性，任何條件下都n不能結晶。不能結晶。n2. 聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚間苯二甲酸乙二醇酯，聚己二酸乙聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚間苯二甲酸乙二醇酯，聚己二酸乙二酯二酯n聚己二酸乙二酯聚己二酸乙二酯 聚對苯二甲酸乙二醇酯聚對苯二甲酸乙二醇酯 聚間苯二甲酸乙二醇酯聚間苯二甲酸乙二醇酯n脂肪族聚酯柔性好，利于結晶；聚間苯二甲酸乙二醇酯對稱性不好，脂肪族聚酯柔性好，利于結晶；聚間苯二甲酸乙二醇酯對稱性不好，結結n晶能力差。晶能力差。n3. 尼龍尼龍6，尼龍，尼龍66，尼龍，尼龍1010n尼龍尼龍6666尼龍尼龍66尼龍尼龍10101010n氫鍵密度大，分子間作

39、用力大，有利于結晶。氫鍵密度大，分子間作用力大，有利于結晶。 7.7.2 聚合物結晶速率的測定聚合物結晶速率的測定 聚合物的結晶過程是其分子鏈以晶核為中心做規則有序聚合物的結晶過程是其分子鏈以晶核為中心做規則有序排列的過程，因此聚合物的結晶過程包含晶核生成和晶體生排列的過程，因此聚合物的結晶過程包含晶核生成和晶體生長兩個階段。結晶速度應包含成核速度、晶粒的生長速度和長兩個階段。結晶速度應包含成核速度、晶粒的生長速度和由它們兩者所決定的全程結晶速度。由它們兩者所決定的全程結晶速度。 測定成核速度：測定成核速度：主要用偏光顯微鏡直接觀察單位時間內形主要用偏光顯微鏡直接觀察單位時間內形成晶核的數目。

40、成晶核的數目。測定晶粒的生長速度測定晶粒的生長速度：用偏光顯微鏡法直接測定球晶的線：用偏光顯微鏡法直接測定球晶的線增長速度。增長速度。全程結晶速度全程結晶速度( (或結晶總速度或結晶總速度) )：可用可用膨脹計法膨脹計法、光學解偏、光學解偏振法、差示掃描量熱法（振法、差示掃描量熱法（DSCDSC法）來測定。法）來測定。膨脹計法原理：膨脹計法原理：聚合物在結晶過程中，聚合物在結晶過程中，從無序的非晶態變成高度有序的晶態，密從無序的非晶態變成高度有序的晶態，密度會變大，因此一定質量的聚合物樣品在度會變大，因此一定質量的聚合物樣品在結晶過程中，隨結晶度的增加體積會發生結晶過程中，隨結晶度的增加體積會

41、發生收縮，通過測量體積隨結晶時間的變化可收縮，通過測量體積隨結晶時間的變化可以研究結晶過程。以研究結晶過程。膨脹計法是研究等溫結晶過程的經典方法。膨脹計法是研究等溫結晶過程的經典方法。具體方法具體方法/實驗步驟實驗步驟/聚合物試樣和惰性跟蹤液體加入膨脹計中，加熱到熔點以上，全部熔融裝置至于恒溫水浴中等溫結晶，待液面穩定達到熱平衡記下起始液面高度h0ATTENTION液液面一開始下降表示反應開始，一開始下降表示反應開始，隨后，每隔隨后，每隔 5min5min讀一次毛細讀一次毛細管體積變化至實驗結束管體積變化至實驗結束, ,以（以（ht-h ）/（ h0-h ）對）對t最圖，就可得到等溫結晶曲線最

42、圖，就可得到等溫結晶曲線ht和和h分別表示液柱分別表示液柱t時刻和時刻和最終的高度最終的高度聚合物的結晶過程包含晶核生成和晶體生長兩個階段，晶核聚合物的結晶過程包含晶核生成和晶體生長兩個階段，晶核生成包括均相成核和異相成核。生成包括均相成核和異相成核。(a)異相成核 (b)均相成核 7.7.3 Avrami方程用于聚合物的結晶過程方程用于聚合物的結晶過程異相成核：異相成核：以聚合物中某些外來雜質，以聚合物中某些外來雜質，未完全熔融的殘余結晶為中心，吸附熔未完全熔融的殘余結晶為中心，吸附熔體中的高分子鏈有序排列形成晶核。體中的高分子鏈有序排列形成晶核。均相成核：均相成核：在高分子熔體冷卻過程中，

43、在高分子熔體冷卻過程中，部分分子鏈依靠熱運動形成有序排列的部分分子鏈依靠熱運動形成有序排列的鏈束形成晶核。鏈束形成晶核。 式中：式中：V聚合物的比容，聚合物的比容，K全程結晶速率常數，全程結晶速率常數， nAvrami指數指數，它與成核的機理和晶粒生長的方式有關，它與成核的機理和晶粒生長的方式有關，其值為晶粒的生長維數和成核過程的時間維數之和。其值為晶粒的生長維數和成核過程的時間維數之和。 均相成核：均相成核：由熔體中高分子鏈依靠熱運動而形成有序排列由熔體中高分子鏈依靠熱運動而形成有序排列的鏈束為晶核，因而有時間的依賴性，時間維數為的鏈束為晶核，因而有時間的依賴性，時間維數為1； 異相成核：異

44、相成核：由外界引入的雜質或自身殘留的晶種形成，它由外界引入的雜質或自身殘留的晶種形成，它與時間無關，故其時間維數為零。與時間無關，故其時間維數為零。)exp(0ntKtVVVVAvrami方程方程聚合物的等溫結晶過程可用聚合物的等溫結晶過程可用Avrami方程來描述：方程來描述：ntK2/12lnnKt1)2ln(2/1半結晶時間半結晶時間結晶速率常數結晶速率常數 結晶速率常數和半結晶時間的倒數都可以表示結晶速率的結晶速率常數和半結晶時間的倒數都可以表示結晶速率的快慢?？炻?。0-lg- ln()lglg-tVVntkVV對對Avrami方程兩次取對數得到方程兩次取對數得到 以等式左邊對以等式左

45、邊對lgt作圖，可以得到一條直線，斜率為作圖，可以得到一條直線，斜率為n，截距為，截距為lgK，即可以了解成核機理、生長方式及結晶速度等。另外還可以得到即可以了解成核機理、生長方式及結晶速度等。另外還可以得到 結晶過程主要分為結晶過程主要分為晶核生成晶核生成和和晶體生長晶體生長兩個階段，兩個階段，因此結晶速度應包含成核速度、晶粒的生長速度和由它因此結晶速度應包含成核速度、晶粒的生長速度和由它兩者所決定的全程結晶速度。兩者所決定的全程結晶速度。7.7.3 結晶速率與溫度的關系結晶速率與溫度的關系影響結晶速率的因素主要包括：影響結晶速率的因素主要包括： 結晶溫度結晶溫度 分子鏈結構分子鏈結構 分子

46、量分子量 雜質、溶劑、外力雜質、溶劑、外力成核過程成核過程:均相成核均相成核宜于在稍低的溫度下發生。因為溫度過高，分子的宜于在稍低的溫度下發生。因為溫度過高，分子的熱運動過于劇烈，晶核不易形成，已形成的晶核也不穩定，熱運動過于劇烈，晶核不易形成，已形成的晶核也不穩定，易被分子熱運動所破壞。因而隨著溫度的降低，均相成核的易被分子熱運動所破壞。因而隨著溫度的降低，均相成核的速度趨于增大。但當溫度降低到一定程度后，連段運動趨于速度趨于增大。但當溫度降低到一定程度后，連段運動趨于凍結，成核速率迅速下降。凍結，成核速率迅速下降。異相成核異相成核對溫度的依賴性沒有這么強烈，可以在較高溫度下對溫度的依賴性沒

47、有這么強烈，可以在較高溫度下發生。發生。結晶溫度對結晶速率的影響結晶溫度對結晶速率的影響晶粒的生長過程晶粒的生長過程 主要取決于鏈段向晶核的擴散和規整堆砌的速度，隨著主要取決于鏈段向晶核的擴散和規整堆砌的速度，隨著溫度的降低，熔體的粘度增大，不利于鏈段的擴散運動，因溫度的降低，熔體的粘度增大，不利于鏈段的擴散運動，因而溫度升高有利于晶粒的生長速度。而溫度升高有利于晶粒的生長速度。總結晶速率總結晶速率 在在Tg-Tm之間可以結晶，結晶速度在低溫時受晶體生長之間可以結晶，結晶速度在低溫時受晶體生長過程控制，在高溫時受成核過程控制，存在一個最大結晶速過程控制，在高溫時受成核過程控制，存在一個最大結晶

48、速率溫度。率溫度。1、 分子鏈結構分子鏈結構 鏈的結構越簡單，對稱性越高，立構規整性越好，取代鏈的結構越簡單，對稱性越高，立構規整性越好，取代基的空間位阻越小，分子鏈的柔性越好則結晶速度就越快，基的空間位阻越小，分子鏈的柔性越好則結晶速度就越快，此時聚合物結晶能力也越強。此時聚合物結晶能力也越強。2、 相對分子質量相對分子質量 同一種聚合物隨相對分子質量的增大，由于熔體的粘度同一種聚合物隨相對分子質量的增大，由于熔體的粘度增大，使鏈段向晶核表面擴散變得困難，因而使結晶速率增大，使鏈段向晶核表面擴散變得困難，因而使結晶速率降低。降低。7.7.4 影響結晶速率的其他因素影響結晶速率的其他因素3、

49、雜質雜質 雜質的存在對聚合物的結晶過程有很大影響，雜質的存在對聚合物的結晶過程有很大影響，有的可阻礙結有的可阻礙結晶的進行，有的則能加速結晶。晶的進行，有的則能加速結晶。惰性雜質惰性雜質降低結晶分子的濃度，降低結晶分子的濃度，導致結晶速率下降，導致結晶速率下降，成核雜質成核雜質起到晶核的作用，使結晶速率大大起到晶核的作用，使結晶速率大大加快。加快。4、 溶劑溶劑 溶劑有時可以誘導聚合物結晶，尤其是對一些分子鏈剛溶劑有時可以誘導聚合物結晶，尤其是對一些分子鏈剛性大、結晶速率較慢的聚合物，如將性大、結晶速率較慢的聚合物，如將PET浸入適當的有機浸入適當的有機溶劑中，薄膜很快會因為結晶而變得不透明。

50、溶劑中，薄膜很快會因為結晶而變得不透明。5、 壓力壓力 一般結晶性聚合物的熔體在熔點附近是很難發生結晶的，一般結晶性聚合物的熔體在熔點附近是很難發生結晶的，但是如將熔體置于高壓下，就會引起結晶。但是如將熔體置于高壓下，就會引起結晶。 例如例如:聚乙烯的熔點為聚乙烯的熔點為135，在，在227加壓到加壓到480MPa條條件下結晶件下結晶8小時，則可發生結晶，其結晶度為小時，則可發生結晶，其結晶度為97%，密度為，密度為0.994g/ml。6 6、 應力應力 對于一些通常條件下難于結晶的聚合物，在應力的作用下卻對于一些通常條件下難于結晶的聚合物，在應力的作用下卻可發生結晶?？砂l生結晶。 例如例如:

51、 :天然橡膠常溫下結晶需幾十年，但在拉伸條件下只要天然橡膠常溫下結晶需幾十年，但在拉伸條件下只要幾秒鐘就能結晶，除去外力，結晶則又熔融。幾秒鐘就能結晶，除去外力，結晶則又熔融。 非晶態結構是一個比晶態更為普遍存在的聚集形態，不僅有非晶態結構是一個比晶態更為普遍存在的聚集形態，不僅有大量完全非晶態的聚合物，而且即使在晶態聚合物中也存在非晶大量完全非晶態的聚合物，而且即使在晶態聚合物中也存在非晶區，而且將結晶聚合物加熱到熔點以上，它們也處于非晶態了。區，而且將結晶聚合物加熱到熔點以上，它們也處于非晶態了。 非晶態結構包括非晶態結構包括玻璃態、橡膠態、粘流態玻璃態、橡膠態、粘流態（或熔融態）及（或熔

52、融態）及結晶聚合物中的非晶區。結晶聚合物中的非晶區。 7.8 高分子的非晶態結構高分子的非晶態結構 1. 1. 無規線團模型無規線團模型 2. 2. 兩相模型兩相模型 非晶態結構模型非晶態結構模型1. 1. 無規線團模型（無規線團模型（floryflory提出）提出）要點：非晶態結構完全是由無序的無規線團組成要點：非晶態結構完全是由無序的無規線團組成驗證實驗：驗證實驗：X-rayX-ray衍射實驗證明晶區高分子鏈衍射實驗證明晶區高分子鏈段規整排列段規整排列晶區的有序結構晶區的有序結構中子小角散射實驗證明非晶區是中子小角散射實驗證明非晶區是完全無序結構完全無序結構無規線團模型無規線團模型2.2.

53、兩相球粒模型（折疊鏈纓狀膠束模型）兩相球粒模型（折疊鏈纓狀膠束模型）要點：要點： 非晶態結構存在著一定程度的局部有序。非晶態結構存在著一定程度的局部有序。實驗測得許多高聚物的非晶和結晶實驗測得許多高聚物的非晶和結晶密度比約為密度比約為0.850.96，而按分子，而按分子鏈成無規線團形態的完全無序的模鏈成無規線團形態的完全無序的模型計算型計算0.65，這種密度比的偏高，這種密度比的偏高，說明非晶高聚物非晶區中包含規整說明非晶高聚物非晶區中包含規整排列部分。排列部分。非晶態結構非晶態結構由折疊鏈構成的粒子相（由折疊鏈構成的粒子相（有序區有序區）組成）組成由無規線團構成粒間相（由無規線團構成粒間相（

54、無序區無序區）組成）組成驗證實驗：驗證實驗：兩相球粒模型兩相球粒模型 某些物質的結晶在某些物質的結晶在熔融或溶解熔融或溶解之后之后, ,雖然失去固態物質的剛雖然失去固態物質的剛性，成為具有流動性的液態物質，卻仍然部分保持晶態物質的有性，成為具有流動性的液態物質，卻仍然部分保持晶態物質的有序排列，從而在物理性質上呈現各向異性，形成一種序排列，從而在物理性質上呈現各向異性，形成一種兼有晶體和兼有晶體和液體部分性質的過渡狀態，液體部分性質的過渡狀態，稱為液晶態，這種物質稱為液晶。稱為液晶態，這種物質稱為液晶。7.9 高分子的液晶態結構高分子的液晶態結構晶體三維有序晶體三維有序液態的無序液態的無序液晶

55、液晶聚合物要形成液晶，必須滿足以下條件：聚合物要形成液晶，必須滿足以下條件： （i）分子鏈具有剛性或一定剛性，并且分子的長度與寬度分子鏈具有剛性或一定剛性，并且分子的長度與寬度之比之比R1，即分子是棒狀或接近于棒狀的構象。，即分子是棒狀或接近于棒狀的構象。（ii）分子間鏈上含有苯環或氫鍵等結構；分子間鏈上含有苯環或氫鍵等結構；（iii）在剛性結構兩端一般帶有一定柔性部分，利于液晶的在剛性結構兩端一般帶有一定柔性部分，利于液晶的流動。流動。高分子液晶形成條件高分子液晶形成條件高分子液晶有三種不同的結構類型：近晶型、向列型和高分子液晶有三種不同的結構類型：近晶型、向列型和膽甾型。膽甾型。近晶型近晶

56、型（i）近晶型）近晶型：棒狀分子通過垂直于分子長棒狀分子通過垂直于分子長軸方向的強相互作用，互相平行排列成層軸方向的強相互作用，互相平行排列成層狀結構。分子長軸垂直于層面，每個層片狀結構。分子長軸垂直于層面，每個層片內分子排列保持大量二維固體有序性，棒內分子排列保持大量二維固體有序性，棒狀分子只能在層內活動，不能穿越各層之狀分子只能在層內活動，不能穿越各層之間。間。高分子液晶的分類高分子液晶的分類向列型向列型（ii）向列型：）向列型：棒狀分子雖然也平行排列，但長短不一，棒狀分子雖然也平行排列，但長短不一，不分層次，只有一維有序性，在外力作用下發生流動時，不分層次，只有一維有序性，在外力作用下發

57、生流動時，棒狀分子易沿流動方向取向，并可在流動取向中互相穿越。棒狀分子易沿流動方向取向，并可在流動取向中互相穿越。這類液晶具有很大的流動性。這類液晶具有很大的流動性。（iii）膽甾型：）膽甾型：棒狀分子分層平行排列，棒狀分子分層平行排列，在每個單層內分子排列與向列型相似，相在每個單層內分子排列與向列型相似，相鄰兩層中分子長軸依次有規則地扭轉一定鄰兩層中分子長軸依次有規則地扭轉一定角度，經過多層扭轉形成了螺旋面結構，角度，經過多層扭轉形成了螺旋面結構，分子長軸在旋轉分子長軸在旋轉3603600 0后復原。后復原。 兩個取向相同的分子層之間的距離稱兩個取向相同的分子層之間的距離稱為膽甾型液晶的螺距

58、。因膽甾相類液晶從為膽甾型液晶的螺距。因膽甾相類液晶從膽甾醇類物質中發現故名。膽甾醇類物質中發現故名。 這類液晶有特殊光學性質，如：特高這類液晶有特殊光學性質，如：特高旋光性，具有彩虹般的顏色。旋光性，具有彩虹般的顏色。膽甾型膽甾型 高分子液晶按其液晶原所處的位置分為高分子液晶按其液晶原所處的位置分為主鏈液晶主鏈液晶（主鏈由（主鏈由液晶原和柔性鏈節組成）和液晶原和柔性鏈節組成）和側鏈液晶側鏈液晶（主鏈柔性，側鏈剛性晶（主鏈柔性，側鏈剛性晶原）兩類。原）兩類。 液晶原：液晶原：通常把分子鏈上滿足形成液晶相要求的、具有一通常把分子鏈上滿足形成液晶相要求的、具有一定長徑比的剛性結構單一稱為液晶原。定

59、長徑比的剛性結構單一稱為液晶原。高分子液晶的結構和性能高分子液晶的結構和性能按液按液晶原晶原所在所在位置位置分類分類主鏈型液晶主鏈型液晶側鏈型液晶側鏈型液晶高分子液晶的應用高分子液晶的應用1、液晶顯示技術、液晶顯示技術 將高分子液晶薄膜夾在兩塊導電玻璃板之間，在施加適當將高分子液晶薄膜夾在兩塊導電玻璃板之間，在施加適當電壓的點上，高分子變為各向異性的液晶，不透明，如果電壓電壓的點上，高分子變為各向異性的液晶，不透明，如果電壓以某種圖形加在玻璃板上，便產生圖象。如數碼顯示、電視屏以某種圖形加在玻璃板上，便產生圖象。如數碼顯示、電視屏幕、廣告牌等。幕、廣告牌等。LCD Liquid crystal

60、 display 2、高性能材料、高性能材料 液晶高分子具有高強度高模量，且耐熱性能好。用來液晶高分子具有高強度高模量，且耐熱性能好。用來制造強度很高的軍事制品和宇航制品。第一個實現工業化制造強度很高的軍事制品和宇航制品。第一個實現工業化的液晶高分子是聚對苯二甲酰對苯二胺（的液晶高分子是聚對苯二甲酰對苯二胺（1972年，年，Kevlar纖維）。纖維）。 Kevlar PPTA Poly(p-phenylene terephthalamie)CNONnCOHHApplications of Kevlar 取向取向(orientation)：在外力作用下，分子鏈沿外力方向平行在外力作用下，分子鏈沿