什么是取向態(tài)聚合物 聚合物結構性能關系
生活中有哪些取向態(tài)聚合物，為什么聚合物取向結構在熱力學上是一種非平衡狀態(tài)？什么是聚合物的結晶和取向？研究結晶和取向對高分子成型加工有何實際意義？為什么聚合物取向結構在熱力學上是一種非平衡態(tài)？取向態(tài)，液晶態(tài)和結晶的之間有何異同，比較取向態(tài)，液晶態(tài)和結晶的異同。
本文導航
聚合物的取向對性能有什么影響
在某些外場作用下，大分子鏈、鏈段或微晶可以沿著外場方向擇優(yōu)有序排列，稱為取向結構。
如:合成纖維紡絲、雙軸拉伸和吹塑的薄膜、纖維材料、如擠出的管材等。取向結構對材料的力學、光學、熱性能影響顯著。
聚合物結構性能關系
聚合物在外力作用下，分子鏈、鏈段和結晶聚合物中的晶粒等結構單元沿著外力方向擇優(yōu)排列，稱為取向。
取向過程是一種分子的有序化過程，它必須在外力的作用下才能實現(xiàn)；而分子的熱運動卻使分子趨于紊亂無序
即熱運動使分子發(fā)生解取向，解取向過程是一種自發(fā)過程，
即使在外力作用下，分子的解取向也總是存在的，因此取向狀態(tài)在熱力學上是一種非平衡狀態(tài)。
高分子結晶性能的研究方法
這個問題可以寫一本書。簡單的說一下吧：
某些聚合物的分子鏈結構比較規(guī)整或含有大量能夠相互形成氫鍵的基團，熔體冷卻時，聚合物分子鏈規(guī)則地排列（同時或有氫鍵參與），其結果是產(chǎn)生結晶。常見的非極性結晶/半結晶聚合物有聚丙烯、聚乙烯等。常見的極性結晶聚合物有尼龍、聚酯等。
聚合物的結晶有利有弊，好處在于，結晶可以提高制品的剛度和拉伸、彎曲等機械強度；壞處在于結晶過程通常導致聚合物不透明、沖擊強度受到影響、結晶過程導致相對較大的成型收縮率，容易導致翹曲變形等。
取向是指聚合物熔融加工過程中，長鏈狀分子在剪切力作用下沿著熔體流動方向排列，并在冷卻固化過程中被固定下來的現(xiàn)象。其負面影響主要是導致流動方向和垂直方向不均一的內應力和收縮率，使得制品尺寸及外形受到影響，并可能導致機械性能的不均一。取向的好處是，在某些應用中，取向方向的機械強度較大。
為什么研究聚合物的聚合度
1、取向的概念
大分子鏈、鏈段或微晶在某些外場(如拉伸應力或剪切應力)作用下，可以沿著外場方向有序排列，這種有序的平行排列稱為取向，所形成的聚集態(tài)結構，稱為取向態(tài)結構。
2、取向的機理
非晶態(tài)聚合物有兩種不同的運動結構單元——整個分子鏈和鏈段
鏈段的取向：通過單鍵的內旋轉運動來完成，鏈段沿外場作用方向平行排列。例如：在高彈態(tài)下拉伸，整個分子鏈的排列仍然是雜亂無章的。
整個分子鏈取向：需要分子各鏈段的協(xié)同運動，分子鏈均沿外場方向平行排列。例如：在粘流態(tài)下，外力可使整個分子鏈取向，但鏈段可能沒有取向。
對于結晶聚合物來說，在外場作用下，還發(fā)生微晶的取向，即伴隨著晶片的傾斜、滑移過程，原有的折疊鏈晶片被拉伸破壞，重排為新的取向折疊鏈晶片、伸直鏈微晶或由球晶轉變?yōu)槲⒗w結構等等。
含硅si晶體是什么
取向態(tài)：聚合物中的分子鏈或鏈段或微晶的某一晶軸或晶面，朝著某一方向或平行于某一平面占優(yōu)勢的排列，即取向，這種聚合物就處于取向態(tài)。
取向又可分為單軸取向和雙軸取向，單軸取向是一維有序的過程，而雙軸取向是二維有序的過程。
液晶態(tài)：物質在熔融狀態(tài)或在溶液狀態(tài)下雖然獲得了液態(tài)物質的流動性，但在材料內部仍然保留有分子排列的一維或二維有序，在物理性質上表現(xiàn)出各向異性。這種兼有晶體和液體部分性質的狀態(tài)稱為液晶態(tài)。
液晶可根據(jù)以下不同條件來進行分類。
近晶型 向列型 膽甾型
結晶：熱的飽和溶液冷卻后，溶質以晶體的形式析出，這一過程叫結晶。
取向態(tài)和結晶
相同點：都與高分子有序性相關，都是熵值減小的過程。
不同點：（1）高分子鏈的有序程度不同。取向態(tài)是一維或二維有序，結晶是三維有序。（2）取向是相對穩(wěn)定的非熱力學平衡態(tài)，結晶是熱力學平衡態(tài)。（3）取向為非自發(fā)過程，結晶為自發(fā)過程。（4）力學性能方面。取向態(tài)，抗張強度和擾曲疲勞強度在取向方向上顯著的增加，而與取向方向相垂直的方向上則降低，其他，如沖擊強度、斷裂伸長率等也發(fā)生相應的變化。結晶態(tài)。沖擊強度下降，拉伸強度上升。
非晶態(tài)高分子：熱力學不穩(wěn)定
晶態(tài)高分子：非晶區(qū)的取向，熱力學不穩(wěn)定；晶區(qū)的取向，熱力學穩(wěn)定。
液晶和取向態(tài)
液晶是物質所呈現(xiàn)的一種聚集狀態(tài)，它兼有液體的流動性、晶體排列的有序性和各向異性等特點。
而取向態(tài)是高分子鏈段在某些方向上的則有排列，因此呈各向異性。
當剪切力較小時，液晶態(tài)溶液粘度的降低大于一般高分子溶液，即液晶內流動單元更易取向。
Freidel把取向有序引入液晶領域，提出了一套液晶分類規(guī)則：向列、近晶和膽甾相。
三者的相同點：
取向態(tài)、液晶態(tài)、結晶態(tài)熔融時都有一定大小的熔限，且都是高分子物質熵值減小的過程。
晶體化學和結晶學的區(qū)別
取向態(tài)：聚合物中的分子鏈或鏈段或微晶的某一晶軸或晶面，朝著某一方向或平行于某一平面占優(yōu)勢的排列，即取向，這種聚合物就處于取向態(tài)。
取向又可分為單軸取向和雙軸取向，單軸取向是一維有序的過程，而雙軸取向是二維有序的過程。
液晶態(tài)：物質在熔融狀態(tài)或在溶液狀態(tài)下雖然獲得了液態(tài)物質的流動性，但在材料內部仍然保留有分子排列的一維或二維有序，在物理性質上表現(xiàn)出各向異性。這種兼有晶體和液體部分性質的狀態(tài)稱為液晶態(tài)。
液晶可根據(jù)以下不同條件來進行分類。
近晶型
向列型
膽甾型
結晶：熱的飽和溶液冷卻后，溶質以晶體的形式析出，這一過程叫結晶。
取向態(tài)和結晶
相同點：都與高分子有序性相關，都是熵值減小的過程。
不同點：（1）高分子鏈的有序程度不同。取向態(tài)是一維或二維有序，結晶是三維有序。（2）取向是相對穩(wěn)定的非熱力學平衡態(tài)，結晶是熱力學平衡態(tài)。（3）取向為非自發(fā)過程，結晶為自發(fā)過程。（4）力學性能方面。取向態(tài)，抗張強度和擾曲疲勞強度在取向方向上顯著的增加，而與取向方向相垂直的方向上則降低，其他，如沖擊強度、斷裂伸長率等也發(fā)生相應的變化。結晶態(tài)。沖擊強度下降，拉伸強度上升。
非晶態(tài)高分子：熱力學不穩(wěn)定
晶態(tài)高分子：非晶區(qū)的取向，熱力學不穩(wěn)定；晶區(qū)的取向，熱力學穩(wěn)定。
液晶和取向態(tài)
液晶是物質所呈現(xiàn)的一種聚集狀態(tài)，它兼有液體的流動性、晶體排列的有序性和各向異性等特點。
而取向態(tài)是高分子鏈段在某些方向上的則有排列，因此呈各向異性。
當剪切力較小時，液晶態(tài)溶液粘度的降低大于一般高分子溶液，即液晶內流動單元更易取向。
Freidel把取向有序引入液晶領域，提出了一套液晶分類規(guī)則：向列、近晶和膽甾相。
三者的相同點：
取向態(tài)、液晶態(tài)、結晶態(tài)熔融時都有一定大小的熔限，且都是高分子物質熵值減小的過程。
