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问题:请比较取向态、液晶态和结晶的异同?一、三者的定义:取向态:聚合物中的分子链或链段或微晶的某一晶轴或晶面,朝着某一方向 或平行于某一平面占优势的排列,即取向,这种聚合物就处于取向态。取向又可分为单轴取向和双轴取向,单轴取向是一维有序的过程,而双轴取 向是二维有序的过程。液晶态:物质在熔融状态或在溶液状态下虽然获得了液态物质的流动性,但 在材料内部仍然保留有分子排列的一维或二维有序,在物理性质上表现出各向异 性。这种兼有晶体和液体部分性质的状态称为液晶态。液晶可根据以下不同条件来进行分类。热致型液晶根据分子排列方式根据形成条件 气溶致型液晶近晶型向列型胆甾型主链型根据液晶原的位置侧链型筷型根据液晶晶原的刚性结构碟型碗型近晶型向列型胆甾型结晶:热的饱和溶液冷却后,溶质以晶体的形式析出,这一过程叫结晶。二、性质和应用1、取向的性质和应用:合成纤维生产中广泛采用牵伸工艺,来大幅度的提高纤维的强度。但同时, 断裂伸长率却降低了很多。这是由于取向过度,分子排列过于规整,分子间的相 互作用力太大,纤维反而显得弹性太小,出现僵硬的现象,这样的纤维将出现脆 性。为了是纤维同时具有高强度和适当的弹性,在加工成型时可以利用分子链取 向和链段取向速度的不同,用慢的取向过程使整个高分子链得到良好的取向,以 达到高强度;而后再用快的过程使链段解取向,使具有弹性。以黏胶丝为例,当 黏胶丝自喷丝口喷入酸性介质时,黏胶丝开始凝固,于凝固未完全的溶胀态和较 高温度下进行拉伸,此时高聚物仍有显著的流动性,可以获得整链的取向,然后 再很短的时间内用热空气和水蒸气很快的吹一下,使链段解取向,消除内部应力。 这样得到的粘胶纤维是比较理想的,其强度可与聚酰胺纤维相比较。对于纤维材料来说,只要求一维强度,单轴取向获得了很好的效果。但对薄 膜材料来说,则要求二维强度,这就要求二维取向了,为此,生产薄膜广泛的采 用双轴拉伸和吹塑工艺。2、高分子液晶的性质和应用:液晶的一系列不寻常的性质已经得到了广泛的实际应用。以下主要介绍三 种:(1)液晶显示技术。它是利用向列型液晶的灵敏的电的响应特性和光学特性 的例子。把透明的向列型液晶薄膜夹在两块导电玻璃板之间,在施加适当电 压的点上,很快变成不透明的,因此,当电压以某种图形加到液晶薄膜上, 便产生图像。(2)利用胆甾型液晶的颜色随温度而变化的特性,可用于温度的测量,小于 0.1 C的温度变化,可以借液晶的颜色用视觉辨别。(3)液晶纺丝。将刚性高分子的溶液的液晶体系所具有的流变学特性应用 于纤维的加工过程。3、结晶的性质和应用:由于结晶中分子链作规整密堆积,与非晶区相比,他能更好的阻挡各种试剂 的渗入。因此,高聚物结晶度的高低,将影响一系列与此相关的性能,如耐溶剂 型(溶解度),对气体、蒸汽或液体的渗透性,化学反应活性等等。三、相互联系取向态和结晶相同点:都与高分子有序性相关,都是熵值减小的过程。不同点:(1)高分子链的有序程度不同。取向态是一维或二维有序,结晶是 三维有序。(2)取向是相对稳定的非热力学平衡态,结晶是热力学平衡态。(3) 取向为非自发过程,结晶为自发过程。(4)力学性能方面。取向态,抗张强度和 扰曲疲劳强度在取向方向上显著的增加,而与取向方向相垂直的方向上则降低, 其他,如冲击强度、断裂伸长率等也发生相应的变化。结晶态。冲击强度下降, 拉伸强度上升。非晶态高分子:热力学不稳定 晶态高分子:非晶区的取向,热力学不稳定;晶区的取向,热力学稳定。液晶和取向态 液晶是物质所呈现的一种聚集状态,它兼有液体的流动性、晶体排列的有序 性和各向异性等特点。而取向态是高分子链段在某些方向上的则有排列,因此呈各向异性。 当剪切力较小时,液晶态溶液粘度的降低大于一般高分子溶液,即液晶内流 动单元更易取向。Freidel 把取向有序引入液晶领域,提出了一套液晶分类规则:向列、近晶和 胆甾相。四、三者的相同点取向态、液晶态、结晶态熔融时都有一定大小的熔限,且都是高分子物质熵 值减小的过程。
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