高聚物的聚集態結構化紡系分子間作用力高聚物結晶的形態和結構非結晶高聚物的結構高聚物的取向態結構高聚物液晶態結構小分子的聚集態結構小分子的三個基本相態：晶態——固體物質內部的質點既近程有序，又遠程有序（三維）。液態——物質質點只是近程有序，而遠程無序。氣態——分子間的幾何排列既近程無序，又遠程無序。第三章高聚物的聚集態結構

高分子的聚集態結構也稱三次結構，或超分子結構，它是指聚合物內分子鏈的排列與堆砌結構。

聚合物的聚集態結構主要包括晶態結構、非晶態結構和取向態結構。晶態結構非晶態結構取向態結構第三章高聚物的聚集態結構

第三章高聚物的聚集態結構

高分子聚集態結構取決于兩方面因素：

1）高分子鏈結構，它從根本上決定了實現某種聚集態的可能性；2）聚合物的成型加工過程以及其外界作用，它們可以對聚集態結構的形成施加影響。

研究掌握聚合物的聚集態結構與性能的關系，對選擇合適的加工成型條件、改進材料的性能，制備具有預期性能的材料和制品具有重要意義。第一節高聚物分子間的相互作用1．主價力

(1)含義：高分子主鏈中原子間的化學鍵合力稱為主價力。高分子鏈中的化學鍵主要是共價鍵，即單鍵。(2)特點

①鍵能較大，約為420.0～836.0kJ/mol；②具有方向性和飽和性，使高分子鏈具有一定的幾何構型。3.1分子間的作用力第一節高聚物分子間的相互作用

2．次價力

(1)含義：高聚物中非鍵合的原子間、基團之間和分子之間的相互作用，它包括范德華力與氫鍵，統稱為分子間力。能量約為0.4～42.0kJ/mol。(2)范德華力：靜電力（或定向力）、誘導力和色散力①靜電力（或定向力）靜電力是極性分子之間的引力，它與偶極的定向程度有關，通常偶極的定向程度越高則定向力也越大，其能量約為12.5～21.0kJ/mol。以靜電力為主的物質主要是極性高聚物，如聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈等。

②誘導力

誘導力是極性的永久偶極與它在其他分子上引起的誘導偶極之間的相互作用力，其能量約為5.4～12.5kJ/mol。誘導力通常存在于極性分子與非極性分子之間和極性分子與極性分子之間。原因：在極性分子的周圍存在著分子電場，其他分子不管是極性分子還是非極性分子，與極性分子靠近時，都將受到其分子電場的作用而產生誘導偶極。范德華力③色散力

色散力是分子瞬時偶極之間的相互作用力，其能量約為0.8～8.4kJ/mol。色散力存在于一切分子中，特別是非極性分子，并且具有加和性，即分子組成中單個原子色散力的總和。原因：在一切分子中，電子在各原子周圍不停地旋轉著，原子核也在不停地振動著，在某一瞬間，當分子的正、負電荷中心不相重合時，便產生了瞬時偶極。以色散力為主的物質主要是非極性高聚物，如：PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）、PS（聚苯乙烯）等。范德華力a．是永遠存在于一切分子之間的一種吸引力；b．這種力沒有方向性和飽和性；c．力作用的范圍約為幾個?，并隨分子間距離的增大而很快衰減；d．能量約為0.4～42.0kJ/mol，比主價力小1～2個數量級。范德華力的特點氫鍵是極性很強的特殊的范德華力，是電負性較強、原子半徑較小的原子X上連接的氫原子，與另外一個電負性較強、原子半徑較小的原子Y上的孤對電子相互吸引而形成的一種鍵（X—H……Y）其能量約為21.0～42.0kJ/mol，具有飽和性和方向性。氫鍵（1）高聚物的相對平均分子質量非常大，次價力又具有加和性，其次價力的總和常超過主價力。（2）次價力的大小影響高聚物的機械強度、耐熱性能、電性能、溶解性能等，次價力對高分子材料的機械強度起著重要的作用。次價力對材料性能的影響（3）影響高聚物的聚集狀態，通常高聚物根據次價力的大小可劃分為：

橡膠：次價力＜8.3kJ/mol分子間力小，因分子極性較小。

塑料：8.3kJ/mol＜次價力＜21.0kJ/mol分子間力增大，因分子極性增強。

纖維：次價力＞21.0kJ/mol分子間力強，因分子極性強次價力對材料性能的影響1、內聚能

指克服分子間的作用力，把一摩爾液體或固體分子移到其分子間作用力范圍之外所需要的總能量。將液體或固體的分子蒸發或升華，使原來聚集在一起的分子分離到彼此不再相互作用的距離需要的能量。2、內聚能密度——單位體積的內聚能；它代表了聚合物內部分子間作用力的大小。內聚能密度（CED）（1）內聚能密度小于290（J/cm3）——非極性聚合物，該類聚合物一般比較柔軟，富有彈性，適合做橡膠使用。（2）內聚能密度大于400（J/cm3）——強極性聚合物，它們可以成為工程塑料或者纖維材料。

（3）內聚能密度介于290—400（J/cm3）——弱極性聚合物，分子間作用力比較適中，適合于一般塑料。內聚能密度3.2高聚物的結晶形態與結構晶體結構的基本概念晶體——物質內部的質點(原子、分子)呈三維有序的周期性排列；聚合物晶體中呈三維有序周期性排列的質點是分子鏈中的結構單元。單晶——晶體中具有短程有序和長程有序，具有規則的外形，表現出各向異性；多晶——由許多小單晶堆砌而成，晶體外觀沒有規則的外形。一、高聚物的結晶形態

結晶微觀結構排列堆砌形成的晶體幾何外形。例如：單晶、球晶、纖維狀晶等。1.單晶(片晶)

①形成條件：

極稀高聚物溶液（濃度低于0.01％）高聚物熔融溫度十分緩慢降溫的條件下獲得②形態：具有一定規則形狀的薄片晶體。如聚乙烯的單晶是菱形片晶，聚甲醛的單晶是六角形片晶。

③特點：電子衍射分析表明晶片中分子鏈垂直于晶片平面。由于分子鏈的長度通常達數百納米，可以認為在晶片中高分子鏈呈折疊排列——“折疊鏈晶片”。2、球晶（1）概念

由許多取向方向不同的微小晶體組成的外觀幾何形狀為球狀的多晶聚集體。

聚合物最常見的結晶形態，尺寸較大，一般是由結晶性聚合物從濃溶液中析出或由熔體冷卻時形成的。（2）形態

以某些晶核為中心同時向四面八方進行生長，最后成為球狀的多晶聚集體——球晶。

（3）球晶的生長過程1）成核——由一個多層晶片形成球晶的晶核；

2）晶片生長——晶片逐漸向外生長并不斷分叉形成捆束；

3）形成球晶——捆束狀形態進一步發展，最后填滿空間，形成球狀晶體；4）球晶生長——球晶沿徑向方向不斷長大。球晶不規則，大小和形狀受多種因素影響正交偏光顯微鏡下聚合物球晶的形態

（4）球晶對聚合物性能的影響1）球晶太大對材料的透明性不利

結晶聚合物中晶態和非晶態是共存的。由于兩相的折光率不同，當光線通過材料時在相界面上就會發生折射和反射，使材料呈現乳白色，變得不透明。球晶尺寸越大，透明性越差。如果使球晶的尺寸小于可見光的波長，光線在相界面上就不會發生折射和反射，材料就變的透明。2）球晶的大小直接影響到聚合物的力學性能

球晶越大，材料越脆，沖擊強度越低，越容易受到破壞。

小球晶有利于提高韌性和透明性。

3、纖維狀晶和串晶

聚合物在結晶過程中受到了攪拌、拉伸、剪切等應力作用時分子鏈會沿外力方向伸展并且平行排列，形成纖維狀晶體。

纖維狀晶體中分子鏈呈完全伸展狀態，而且分子鏈的方向與纖維軸向平行。由于分子鏈互相交錯，纖維晶的長度大大超過分子鏈長度。纖維晶體聚合物具有很好的機械強度。聚乙烯纖維晶體

在較低的溫度下，聚合物溶液在攪拌下結晶會形成一種類似于串珠式的結構，稱之為“串晶”。串晶可以看做是纖維狀晶體和片晶的復合體，串珠是在纖維狀晶體表面誕生出來的片狀附晶，它具有折疊鏈結構。4、伸直鏈晶體

①形成條件：在高壓（100～1000MPa）等溫條件下或高速（105m/min）急冷（冷卻速度104～105℃/s）的紡絲條件下可形成伸直鏈晶體。由于伸直鏈的存在，各向異性，拉伸強度高，但脆性大。②形態：分子鏈完全伸展平行于晶面方向規整排列而成的晶體。高溫高壓下聚乙烯片晶聚乙烯熔體片晶5、柱晶

①形成條件：高聚物熔體在應力作用下結晶時，受到阻礙，不能形成球晶。②形態：螺旋形柱晶、平面行柱晶名稱形狀和結構形成條件球晶球形或截頂的球晶。由晶片從中心往外輻射生長組成從熔體冷卻或從>0.1％溶液結晶單晶厚10～50nm的薄板狀晶體，有菱形、平行四邊形、長方形、六角形等形狀。分子呈折疊鏈構象，分子垂直于片晶表面通常只能在特殊條件下得到，一般在極稀溶液(0.01％～0.1％)中緩慢結晶生成的伸直鏈片晶厚度與分子鏈長度相當的片狀晶體，分子呈伸直鏈構象高溫和高壓（通常需幾千大氣壓以上）纖維狀晶“纖維”中分子完全伸展，總長度大大超過分子鏈平均長度受剪切應力（如攪拌），應力還不足以形成伸直鏈片晶時串晶以纖維狀晶作為脊纖維，上面附加生長許多折疊鏈片晶而成受剪切應力（如攪拌），后又停止剪切應力時兩相結構模型二、晶態高聚物的結構模型1．纓狀膠束模型（或兩相結構模型）

結晶聚合物內部存在著許多晶區和非晶區，它們相互貫穿在一起形成完整的聚集態。兩相結構模型

在晶區內部分子鏈段相互平行、規則排列，但晶區在聚集態內部呈無規取向；在非晶區分子鏈呈無序排列堆砌，相互纏結；晶區的尺寸很小，以至于一根分子鏈可以同時穿越幾個晶區和非晶區。“兩相結構模型”可以解釋的實驗事實——

按晶胞參數計算出來的聚合物密度高于比實測的聚合物密度——實際聚合物不是完全結晶的，晶區和非晶區共存，非晶區的密度小于晶區。結晶聚合物熔融時有一定的熔限——結晶聚合物中含有大小不同的晶區，受熱后尺寸小的晶區先熔融，而尺寸大的晶區后熔融，由此導致了熔融時出現一定熔限。結晶聚合物對化學和物理作用具有不均勻性——晶區和非晶區的滲透性不同，晶區的滲透性差，而非晶區的滲透性好，容易發生變化。“兩相結構模型”不能解釋的實驗事實——高分子單晶的存在。2、折疊鏈模型：(1)凱勒的近鄰規整折疊鏈模型如圖(a)所示在不改變鍵長和鍵角的情況下，片晶是由許多大分子鏈折疊而成，每個大分子鏈都全部處在晶相中，折疊處矮小而規整，分子鏈的相鄰兩鏈段是緊密排列的。極稀溶液中大分子鏈的運動比較自由，結晶又比較慢，因此允許大分子鏈有充分的時間進行規則排列，如片晶。2、折疊鏈模型：(2)費希爾的近鄰松散折疊鏈模型如圖(b)所示它是近是鄰規整折疊鏈模型的修正，認為在晶態高聚物的片晶中，仍以折疊的鏈為基本結構單元，只是折疊處可能一個環圈，松散而不規則，而在片晶中，分子鏈的相鄰鏈段仍然是緊密排列的。

(3)弗洛里的接線板折疊鏈模型如圖(c)所示，一個大分子鏈進入一個片晶后，并不在其近鄰再折回來進入該片晶，而是進入這一片晶緊相鄰的非晶區，在非晶區無規貫穿后再回到原片晶，但不是近鄰排列。即在晶區相鄰排列的鏈段屬于不同的高分子，在非晶區的鏈段更是毫無規則，也不緊密，有如接線板上的導線。3.3高聚物的結晶過程

聚合物的結晶過程與小分子類似，它包括晶核的形成和晶粒的生長兩個步驟，結晶速度由速率最慢的過程控制。成核增長聚合物結晶過程主要分為兩步:成核過程(Nucleation),

常見有兩種成核機理:均相成核:由高分子鏈聚集而成,需要一定的過冷度異相成核:由體系內雜質引起,實際結晶中較多出現生長過程(Growth)高分子鏈擴散到晶核或晶體表面進行生長,可以在原有表面進行擴張生長,也可以在原有表面形成新核而生長影響結晶速度的因素結晶過程主要分為成核與生長兩個過程,因此,影響成核和生長過程的因素都對結晶速度有影響主要包括:高分子化學結構、分子量、鏈形狀結晶溫度、外力,溶劑,雜質1）鏈的結構簡單、對稱性高，結晶能力強

PE對稱性高，所以極易結晶（任何苛刻條件均可，例如在液氧中急冷也能結晶）但PE氯化得到PVC結晶能力幾乎喪盡，對稱性破壞了（注意：無規立構的PVC也可一定程度結晶，有人認為Cl的電負性使分子鏈上氯原子相互錯開排列，近視與間同立構，所以易結晶）。對稱性取代的稀類高聚物也能結晶聚酯（polyester），尼龍（nylon），聚砜（PSF）有規立構的都可以結晶：全同PP；全同（間同）PMMA；全同PS；全順式；全反式1，4聚丁二烯；無規立構PP、無規立構PMMA、無規立構PS均為典型的非結晶高聚物（例外的是無規立構的PVAc水解的聚乙烯醇可以結晶）。2）鏈的空間立構規整性上升，結晶能力也提高3）分子間氫鍵使結晶能力上升（有氫鍵使分子間力增大，也使分子變得剛硬，兩種作用的結果還是利于結晶）。例如：polyester，尼龍，聚乙烯醇4）分子鏈幾何形狀：支化越多，結晶下降（因為支化的分子鏈不規整，難以結晶）；交聯越多，結晶也下降（因為交聯的分子鏈不規整，難以結晶）5）分子量的影響分子量M小結晶速度快分子量M大結晶速度慢GTM逐漸增大結晶溫度對結晶速度的影響成核過程:涉及晶核的形成與穩定;溫度越高,分子鏈的聚集越不容易,而且形成的晶核也穩定.因此,溫度越高,成核速度越慢生長過程:涉及分子鏈向晶核擴散與規整堆砌;溫度越低,分子鏈(鏈段)的活動能力越小,生長速度越慢總結晶速度:在Tg-Tm之間可以結晶,但結晶速度有低溫時受生長過程控制,在高溫時受成核過程控制,存在一個最大結晶速度溫度溫度高，成核難，晶核少但擴散易溫度低，成核易，晶核多但擴散難成核與擴散兩種因素競爭產生了結晶速率的最大值Tmax=0.8~0.85Tm（K）2.002.503.335.0010.020.0Time,h0.50.40.30.20.10–60–40-20020T/CRate,h-1PTFE的Tm＝327℃，它的Tcmax＝300℃，而在250℃結晶速度就降到很慢，所以控制溫度（或其它條件）來控制結晶速度，防止聚合物在結晶過程中形成大的晶粒是生產透明材料（PE、定向PP、乙烯丙烯共聚物等薄膜工藝中要考慮的重要因素）定向PP是容易結晶的聚合物，要得到透明薄膜，要求聚合物結晶顆粒尺寸要小于入射光在介質中的波長，否則顆粒太大，在介質中入射光要散射，導致渾濁，使透明度下降．在生產中，一方面我們加入成核劑，使晶核數目增加，晶粒變小，另一方面可采用將熔化的PP急速冷卻（淬火）使形成的許多晶核保持在較小的尺寸范圍，不再增長，這樣就得到了高透明的PP制品。應力——影響結晶形態和結晶速度影響結晶形態熔體在無應力時冷卻結晶――球晶熔體在有應力時冷卻結晶――伸直鏈晶影響結晶速度天然橡膠在常溫下不加應力時，幾十年才結晶，在常溫下，加應力時拉伸條件下，幾秒鐘就結晶

能阻礙結晶能加速結晶——這一類起到晶核的作用稱為成核劑。成核劑可以大大加速結晶速度，成核劑多，球晶長不大，結晶速度大，結晶度大；成核劑少，結晶速度小，結晶度小生產中控制冷卻速度來控制制品中球晶的大小，但厚壁制品由于高聚物傳熱不好，用控冷的辦法還不能使制件內外結晶速度一樣，因此使結構也不均勻，產品質量不好。但加入成核劑后，可獲得結構均勻、尺寸穩定的制品。雜質的影響如果溶劑進入過冷聚合物中，使分子運動能力提高，發生誘導結晶，如PET溶劑的影響溶劑本身就是雜質，降低熔點，也降低結晶速率90%溶劑時體系仍為整體，可生成球晶高于95%時，晶片獨立生長聚合物濃度再低，會生成單晶有的溶劑能明顯地促進高聚物結晶（例如水能促進尼龍和聚酯的結晶）

生產尼龍網絲時，為增加透明度，快速冷卻使球晶足夠小，用水作冷卻劑時解決不了透明度的問題。后來在結構分析中發現尼龍絲的絲芯是透明的（說明冷卻速度已經足夠了），但絲的表面有一層大球晶，影響了透明度，將水冷改為油冷后問題就解決了，這正說明水促進了表面尼龍的結晶。3.4非晶態高聚物的結構

一.無規線團模型

Flory從高分子溶液理論出發提出了非晶態聚合物的無規線團模型能解釋的現象①橡膠的彈性模量和應力-溫度系數關系并不隨稀釋劑的加入而有改變。這說明了在非晶態下，大分子鏈是完全無規的，并不存在可被進一步溶解或拆散的局部有序結構。②采用高能輻射能使非晶高聚物發生交聯。這說明非晶高聚物中并不存在折疊鏈似的局部有序結構。③用X光小角散射實驗測定非溶液中PS（聚苯乙烯）分子的旋轉半徑與在溶液中PS（聚苯乙烯）分子的旋轉半徑相近。這說明非晶高聚物在不同的狀態下具有相同的無規線團結構。

X射線衍射發現非晶態聚合物確實中存在某種局部有序性。因此Yeh在1972年提出了兩相球粒模型。二.局部有序結構模型（兩相球粒模型）

非晶態由具有折疊鏈構象的粒子相和無規線團的粒間相組成，粒子相又分為有序區和粒界區兩部分。

在有序區分子鏈折疊而且排列較為規整，區域尺寸約為2~4nm；粒界區主要是由折疊鏈的彎曲部份組成，它圍繞著有序區，大小為1~2nm。粒間相則是由完全無規的高分子鏈組成。

兩相球粒模型可以解釋以下事實：1）許多聚合物由熔融態結晶時速度很快——由于非晶態中已經存在一定程度的有序區，為結晶的發展提供了條件。

2）實測的許多非晶態聚合物的密度大于由無規線團模型計算出的非晶聚合物密度——因為非晶態中包含有序的粒子相，其密度接近晶態密度，導致非晶態聚合物密度增大。

3）未交聯橡膠也具有彈性回縮力。這是因為非晶態中的粒間相為彈性形變提供了必要的構象熵，而粒子相則起到交聯點作用。3.5高聚物的取向態結構取向:

在外力作用下，分子鏈沿外力方向平行排列。聚合物的取向現象包括分子鏈、鏈段的取向以及結晶聚合物的晶片等沿特定方向的擇優排列。（orientation）UniaxialOrientation單軸取向BiaxialOrientation雙軸取向1.聚合物的取向方式DifferentTypesofOrientationUniaxialorientationBiaxialorientation單軸取向(UniaxialOrientation)纖維紡絲材料僅沿一個方向拉伸，長度增大，厚度和寬度減小，高分子鏈或鏈段傾向沿拉伸方向排列，在取向方向上，原子間以化學鍵相連。例1：合成纖維牽伸是最常見的例子。紡絲時，從噴嘴孔噴出的絲已有一定的取向（分子鏈取向），再牽伸若干倍，則分子鏈取向程度進一步提高。例2：薄膜也可單軸取向。目前廣泛使用的包扎繩用的全同PP，是單軸拉伸薄膜，拉伸方向十分結實（原子間化學鍵），Y方向上十分容易撕開（范氏力）。例3：尼龍絲未取向的抗張700-800kg/cm2；尼龍雙取向絲的抗拉4700-5700kg/cm2。一般在兩個垂直方向施加外力。如薄膜雙軸拉伸，使分子鏈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，但薄膜平面與平面之間易剝離。雙軸取向

(BiaxialOrientation)例1：薄膜廠應用的雙軸拉伸工藝：將熔化擠出的片狀在適當的溫度下沿相互垂直的兩個方向同時拉伸（電影膠片的片基，錄音、錄像的帶基）例2：吹塑工藝：將熔化的物料擠出成管狀，同時壓縮空氣由管芯吹入，使管狀物料迅速脹大，厚度減小而成薄膜（PE，PVC薄膜）性能特點：雙軸取向后薄膜不存在薄弱方向，可全面提高強度和耐褶性，而且由于薄膜平面上不存在各向異性，存放時不發生不均勻收縮，這對于作攝影膠片的薄膜材料很重要，不會造成影象失真。例3：外形較簡單的塑料制品，利用取向來提高強度：取向（定向）有機玻璃——可作戰斗機的透明航罩。未取向的有機玻璃是脆性的，經不起沖擊，取向后，強度提高，加工時利用熱空氣封平板，吹壓成穹頂的過程中，使材料發生雙軸取向。例4：ABS生產安全帽，也采用真空成型（先擠出生成管材，再將管材放到模具中吹塑成型）獲得制品。各種中空塑料制品（瓶，箱，油桶等）采用吹塑工藝成型，也包含通過取向提高制品強度的原理例5：PVC熱收縮包裝膜（電池外包裝用得最多）具有受熱而收縮的特點，特點是強度高，透明性好，防水防潮，防污染，絕緣性好，用它作包裝材料，不僅可以簡化包裝工藝，縮小包裝體積，而且由于收縮后的透明薄膜裹緊被包物品，能清楚的顯示物品色澤和造型，故廣泛使用商品包裝聚合物取向方法雙軸拉伸或吹塑的薄膜纖維熔融擠出的管材和棒材

未取向的聚合物材料是各向同性的，即各個方向上的性能相同(isotropic)。而取向后的聚合物材料是各向異性的(anisotropic)，即方向不同，性能也不同。2.取向態和結晶態

同：都與高分子有序性相關

異：取向態是一維或二維有序，結晶態是三維有序取向是外力強迫形成的相對穩定或不穩定的結構，而結晶則是自發形成的穩定結構取向有利于結晶，結晶有利于保持取向能結晶的高聚物必定能取向，但能取向的高聚物不一定能結晶結晶取向無定形取向未結晶結晶未取向高分子有二種單元：鏈段和整鏈。所以高聚物取向有鏈段取向和分子鏈取向取向的過程是在外力作用下運動單元運動的過程。必須克服高聚物內部的粘滯阻力，因而完成取向過程要一定的時間，是一個松弛過程。3.取向機理

鏈段受到的阻力比分子鏈受到的阻力小，所以外力作用時，首先是鏈段的取向，然后是整個分子鏈的取向。在高彈態下，一般只發生鏈段的取向，只有在粘流態時才發生大分子鏈的取向。取向過程是熱力學不平衡態（有序化不是自發的）；解取向過程是熱力學平衡態（無序化是自發的。在高彈態下，拉伸可使鏈段取向，但外力去除后，鏈段就自發解取向，恢復原狀。在粘流態下，外力可使分子鏈取向，但外力去除，分子鏈就自發解取向。可在高彈態實現只能在粘流態實現非晶態聚合物:鏈段取向分子鏈取向晶態聚合物:非晶區:鏈段與分子鏈取向晶區:微晶(晶粒)的取向4.聚合物的取向過程無相變化有相轉變取向單元無定形聚合物Amorphouspolymer晶態聚合物Crystallinepolymer鏈段取向非晶區Amorphousregion晶區Crystalregion鏈段取向球晶變形，晶片傾斜、滑移、取向取向與解取向問題聚合物可以取向，但取向是一種熱力學不穩定狀態，在一定的外力、時間、溫度下又有解取向。一次拉伸二次拉伸熱定形Q:怎樣保證纖維既有較高的強度又有較好的彈性?什么是高分子液晶呢？高分子液晶是一種性能介于液體和晶體之間的一種有機高分子材料，它既有液體的流動性，又有晶體結構排列的有序性。低溫下它是晶體結構，高溫時則變為液體，在中間溫度則以液晶形態存在。3.5高聚物的液晶態結構高分子液晶是由剛性部分和柔性部分組成。從外形上看，剛性部分通常呈現近似棒狀或片狀的形態，因為這樣有利于分子的有序堆積。（1）高分子液晶形成條件

聚合物要形成液晶，必須滿足以下條件：

分子鏈具有剛性或一定剛性，并且分子的長度與寬度之比R>>1，即分子是棒狀或接近于棒狀的構象。分子鏈上含有苯環或氫鍵等結構；若形成膽甾型液晶還必須含有不對稱碳原子。（2）高分子液晶的分類

按結構類型分：近晶型、向列型和膽甾型。近晶型（i）近晶型：棒狀分子通過垂直于分子長軸方向的強相互作用，互相平行排列成層狀結構，分子軸垂直于層面。棒狀分子只能在層內活動。向列型（ii）向列型：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，棒狀分子易沿流動方向取向，并可流動取向中互相穿越。（iii）膽甾型：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，相鄰兩層中分子長軸依次有規則地扭轉一定角度，分子長軸在旋轉3600后復原。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。膽甾型根據形成條件的不同分：

熱致性液晶：受熱熔融形成各向異性熔體；

溶致性液晶：溶于某種溶劑而形成各向異性的溶液。（2）高分子液晶的分類根據致晶單元的位置分2.側鏈型液晶1.主鏈型液晶

取向方向的高拉伸強度和高模量

最突出的特點是在外力場中容易發生分子鏈取向,在取向方向上呈現高拉伸強度和高模量。如Kevlar的比強度和比模量均達到鋼的10倍。可在-45℃～200℃使用。阿波羅登月飛船軟著陸降落傘帶就是用kevlar29制備的。kevlar纖維還可用于防彈背心,飛機、火箭外殼材料和雷達天線罩等。耐熱性突出

由于高分子液晶的剛性部分大多由芳環構成，其耐性相對比較突出。如：Xydar的熔點為421℃，空氣中的分解溫度達到560℃,其熱變形溫度也可達350℃，明顯高于絕大多數塑料。阻燃性優異高分子液晶分子鏈由大量芳香環所構成，除了含有酰肼鍵的纖維外,都特別難以燃燒。如：Kevlar在火焰中有很好的尺寸穩定性，若在其中添加少量磷等,高分子液晶的阻燃性能更好。3.5高聚物復合材料的結構一、共混高聚物1、共混高聚物是指高分子材料之間所形成的混合物，是一種高聚物復合材料，是高聚物復合材料的一大分支。共混高聚物有如金屬合金，因此，也被稱為“高分子合金”。

2、共混高聚物的制備物理共混法：它包括機械共混、溶液共混和乳液共混。化學共混法：它包括溶液接枝聚合、互穿網絡等。1）綜合各聚合物組分的性能，取長補短，消除單一聚合物組分性能的不足，獲得綜合性能優良的聚合物新材料。2）通過共混改善和提高聚合物的物理性能，例如機械強度、耐熱性、加工性。3）制備具有特殊性能的新型聚合物材料。4）降低聚合物材料成本。3、共混的目的