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第 2 章 聚合物的凝聚态结构

第 2 章 聚合物的凝聚态结构. 液晶态 (Liquid Crystal) 高分子合金 (Polymer Alloy). 2.4 液晶态结构 Liquid Crystal. 液晶态是物质的一种存在形态 , 它具有晶体的光学各向异性 , 又具有液体的流动性质 , 又称之为介晶态. 2.4.1 液晶聚合物的结构与性能. 一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上虽然变成了具有流动性的液体物质，但结构上仍然保持着晶体结构特有的一维或二维有序排列， 形成一种兼有部分晶体和液体性质的过渡状态 ，这种中间状态称为液晶态。其所处状态的物质称为液晶。

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第 2 章 聚合物的凝聚态结构

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Presentation Transcript

  1. 第2章聚合物的凝聚态结构 液晶态 (Liquid Crystal) 高分子合金 (Polymer Alloy)

  2. 2.4 液晶态结构Liquid Crystal • 液晶态是物质的一种存在形态, 它具有晶体的光学各向异性, 又具有液体的流动性质, 又称之为介晶态

  3. 2.4.1 液晶聚合物的结构与性能 • 一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上虽然变成了具有流动性的液体物质，但结构上仍然保持着晶体结构特有的一维或二维有序排列，形成一种兼有部分晶体和液体性质的过渡状态，这种中间状态称为液晶态。其所处状态的物质称为液晶。 • 液晶有小分子液晶和高分子液晶, 液晶高分子具有高强度、高模量、高流动性

  4. 2.4.2 液晶的发展历史 • 1888年, 奥地利植物学家F. Reinitzer观察到胆甾醇酯具有双熔点现象, 而且从升温和降温到这两个熔点之间呈现出不同的光学各向异性 • 德国物理学家O. Lehmann对其进行深入研究, 并发明了光学显微镜热台和偏光显微镜, 初步阐明了其结构变化. • 1960’s，美国杜邦公司(Du Pont’s)先后推出了PBA (聚苯甲酰胺)及Kevelar纤维(PPTA, 聚对苯二甲酰对苯二胺)，标志了液晶研究的工业化发展的开始

  5. Pierre-Gilles de Gennes (1932- The Nobel Prize in Physics 1991 "for discovering that methods developed for studying order phenomena in simple systems can be generalized to more complex forms of matter, in particular to liquid crystals and polymers" France

  6. 2.4.3 液晶的化学结构与分类 • 不论高分子还是小分子液晶，形成有序流体都必须具备一定条件，从结构上讲，称其为液晶基元 • 液晶基元包括棒状(条状)、盘状或双亲性分子 • 棒状(或条状) 长径比大于4 • 盘状 轴比小于1/4 • 双亲性分子 有特殊的相互作用力

  7. 2.5nm 0.5nm 2nm 5CB C18oN36oI MBBA C22oN47oI

  8. 描述液晶有序性——序参数S • 液晶分子具有沿某一方向的取向，这个方向一般称为指向矢n

  9. 液晶的分类 • 按液晶基元所在位置分： • 主链液晶 • 侧链液晶 • 主侧链液晶

  10. 按液晶形成的条件分类 • 溶致液晶： • 液晶物质溶于溶剂所得到的液晶 • 核酸，蛋白质，芳族聚酰胺PBT, PPTA (Kevlar) 和聚芳杂环PBZT, PBO • 热致液晶： • 液晶物质加热熔融形成的液晶 • 共聚酯， 聚芳酯Xydar, Vector, Rodrum

  11. 按液晶核的排列分类 • 棒状 • 向列相N：只有方向序无位置序 • 近晶A相SA：有位置序和方向序 • 近晶C相SC：有位置序和方向序且既有层面的法向方向又有晶核的共分方向 • 盘状 • 向列相 (Discotic N) DN • 柱相

  12. 向列相 (nematic) 只有方向序，没有位置序

  13. 近晶A相 (smectic) 有位置序和方向序，但在层内无序

  14. 近晶C相 有位置序和方向序，但方向矢与位置矢有夹角

  15. 盘状

  16. 2.4.4 液晶的应用 • 液晶原位增强聚合 • 液晶显示 LCD- Liquid crystal display • 液晶纺丝： • 在低牵伸倍数下获得高度取向、高性能纤维

  17. 接插件 耳机部件 照相机快门板 

  18. 2.5 高分子合金的织态结构 • 高分子合金又称多组分聚合物，在该体系中存在两种或两种以上不同的聚合物，不论组分是否以化学键相连接 • 聚合物共混物 (blend): • PVC+CPE, PP+SBS, PP+EPPM etc. • 嵌段共聚物 (block copolymer): SBS, SAN • 接枝共聚物 (graft copolymer): ABS • 互穿网络IPN – Interpenetrating network

  19. 高分子合金的相容性 • Compatibility and Miscibility • DG = DH – TDS • 增容作用 • 相容性的表征 • 共溶剂法 • 透明性 • 分散相形态 (TEM, SEM) • 玻璃化温度Tg

  20. 高分子合金的形态

  21. 高分子合金的结构与性能 • 尼龙6/聚丙烯 • 分散相尺寸几个甚至十几个mm • 乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物(EPDM)弹性体/聚丙烯 • 当分散相尺寸在0.2～0.5mm范围内时，可使PP在-20℃和-40℃的无缺口抗冲强度分别提高13和17倍 • SBS • 可发生相分离，球状微区的尺寸大致在几个和几十个nm范围内，称之为微相分离。聚合物中苯乙烯嵌段均匀地分布于丁二烯嵌段中，起到物理交联点的作用，它是一种优良的“热塑性弹性体”

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