高分子物理---第二章-高分子凝聚态ppt课件

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1、第2章聚合物的凝聚态结构TheAggregationStateofPolymers第2章聚合物的凝聚态结构TheAggregationS1凝聚态(聚集态)与相态l凝聚态：凝聚态：物质的物理状态物质的物理状态,是根据物质的分是根据物质的分子运动在宏观力学性能上的表现来区分的子运动在宏观力学性能上的表现来区分的,通常包括固、液、气体（态），称为物质通常包括固、液、气体（态），称为物质三态三态l相态：相态：物质的热力学状态，是根据物质的物质的热力学状态，是根据物质的结构特征和热力学性质来区分的，包括晶结构特征和热力学性质来区分的，包括晶相、液相和气相（或态）相、液相和气相（或态）l一般而言，气体为气

2、相，液体为液相，但一般而言，气体为气相，液体为液相，但固体并不都是晶相。如玻璃固体并不都是晶相。如玻璃(固体、液相固体、液相)凝聚态(聚集态)与相态凝聚态：物质的物理状态,是根据物质的2高分子凝聚态l高分子链之间的几何排列和堆砌状态高分子链之间的几何排列和堆砌状态高高分分子子凝凝聚聚态态液体液体固体固体液晶态液晶态取向态取向态织态结构织态结构晶态晶态非晶态非晶态高分子链结构高分子链结构高分子凝聚态结构高分子凝聚态结构聚合物的基本性能特点聚合物的基本性能特点直接决定材料的性能直接决定材料的性能高分子材料的成型条件高分子材料的成型条件高分子凝聚态高分子链之间的几何排列和堆砌状态高分子凝聚态液体3高

3、聚物分子间的相互作用主价力（化学键联结）主价力（化学键联结）相互作用相互作用次价力（范德华力和氢键）次价力（范德华力和氢键）次价力次价力非键合原子或基团间的作用力非键合原子或基团间的作用力高聚物分子间的相互作用4范德华力:静电力，诱导力和色散力(orientation force)范德华力:静电力，诱导力和色散力(orientationf5(induction force)(inductionforce)6(dispersion force)(dispersionforce)7(hydrogen bonding)(hydrogenbonding)8高分子物理-第二章-高分子凝聚态ppt课件9高

4、分子物理-第二章-高分子凝聚态ppt课件102.1 晶态结构 (Crystallinestructure)高分子规整堆砌高分子规整堆砌形成结晶形成结晶高分子链本身具有必要的高分子链本身具有必要的规整结构规整结构适宜的温度，外力等条件适宜的温度，外力等条件玻璃体结晶玻璃体结晶溶液结晶溶液结晶熔体结晶熔体结晶结晶聚合物的重结晶聚合物的重结晶聚合物的重结晶聚合物的重要实验证据要实验证据要实验证据要实验证据X X射线衍射曲线射线衍射曲线射线衍射曲线射线衍射曲线X-ray diffractionX-ray diffractionX X射线衍射花样射线衍射花样射线衍射花样射线衍射花样X X-ray pat

5、terns-ray patterns 2.1晶态结构(Crystallinestructu112.1.1 晶体结构的基本概念l点阵与晶胞点阵与晶胞l晶体结构晶体结构=空间点阵空间点阵+结构基元结构基元l晶胞：代表晶体结构的基本重复单位晶胞：代表晶体结构的基本重复单位(平行六面体平行六面体)2.1.1晶体结构的基本概念点阵与晶胞12a ab bg gabc晶胞参数abgabc晶胞参数13七大晶系SystemAxesAxial anglesCubic a=b=c=90 Hexagonal a=b c=90;=120 Tetragonal a=b c =90 Rhombohedral a=b=c=9

6、0 Orthorhombic a b c =90 Monoclinic a b c =90;90 Triclinic a b c 90 立方晶系立方晶系六方晶系六方晶系四方晶系四方晶系三方晶系三方晶系正交晶系正交晶系单斜晶系单斜晶系三斜晶系三斜晶系七大晶系SystemAxes Axialangles14晶面指数(h k l)(Millerindices)abcc/2a/32b/3(1)求晶面在三晶轴上的截距求晶面在三晶轴上的截距(2)去单位向量，求倒数并通去单位向量，求倒数并通分分(3)除分母，用圆括号括起来除分母，用圆括号括起来晶面指数(hkl)(Millerindic15布拉格定律(Bra

7、ggs Law)l当两束光的光程差为入射光波长的整数倍当两束光的光程差为入射光波长的整数倍时时,反射光间会出现衍射现象反射光间会出现衍射现象nl l=2dhklsinq q n=1,2,3,称为衍射级数称为衍射级数 q q 为衍射角为衍射角布拉格定律(BraggsLaw)当两束光的光程差为入射16多晶样品的衍射花样样品样品多晶样品的衍射花样样品17X-射线衍射花样射线衍射花样电子射线衍射花样电子射线衍射花样铝箔的X-射线和电子射线衍射花样X-射线衍射花样电子射线衍射花样铝箔的X-射线和电子射线衍射18晶体样品的衍射曲线晶体样品的衍射曲线192.1.2 聚合物在晶体中的构象l等同周期等同周期(或

8、称或称纤维周期周期)：高分子晶体中，：高分子晶体中，在在 c 轴方向化学方向化学结构和几何构和几何结构重复构重复单元元的距离。的距离。l一般将分子一般将分子链的方向定的方向定义为 c 轴,又称又称为主主轴l在晶在晶态高分子中，分子高分子中，分子链多采用分子内能多采用分子内能量最低的构象，即孤立分子量最低的构象，即孤立分子链在能量上最在能量上最优选的构象。的构象。2.1.2聚合物在晶体中的构象等同周期(或称纤维周期)：高20PE的晶胞结构PlanarzigzagconformationPE的晶胞结构Planarzigzagconforma21PP的晶胞结构PP的晶胞结构22碳链的各种构象碳链的各

9、种构象23Nylon-66ExtendedPoly-peptideHelicalPET,kinkedNylon-66Poly-peptidePET,kinke24晶胞密度其中其中:M-结构单元分子量结构单元分子量 Z-单位晶胞中单体单位晶胞中单体(即链结构单元即链结构单元)的数的数目目 V-晶胞体积晶胞体积 NA-为阿佛加德罗常数为阿佛加德罗常数晶胞密度其中:M-结构单元分子量252.1.3 聚合物的结晶形态 CrystallinePolymerMorphologyl结晶形晶形态学研究的学研究的对象：象：单个晶粒的大小、个晶粒的大小、形状以及它形状以及它们的聚集方式。的聚集方式。l单晶体与多晶

10、体晶体与多晶体l单晶体单晶体:具有一定外形具有一定外形,长程有序长程有序l多晶体多晶体:由很多微小单晶无规则地聚集而成由很多微小单晶无规则地聚集而成l常见聚合物晶体形态常见聚合物晶体形态:l单晶、球晶、树枝状晶、纤维晶、串晶、伸直单晶、球晶、树枝状晶、纤维晶、串晶、伸直链晶等链晶等2.1.3聚合物的结晶形态Crysta26(1)单晶SingleCrystal(片晶lamella)螺旋生长螺旋生长稀溶液，慢降温稀溶液，慢降温PE单晶单晶i-PS单晶单晶175从从0.003%的的溶液中缓慢结晶溶液中缓慢结晶单晶SingleCrystal(片晶lamella27单晶的发现及其结构(1)长宽可以为几微

11、米，厚度长宽可以为几微米，厚度100A(2)条件恒定，厚度恒定，厚度随温度增加在增加条件恒定，厚度恒定，厚度随温度增加在增加(3)沿长度和宽度方向增长沿长度和宽度方向增长(4)分子链沿厚度方向取向分子链沿厚度方向取向(5)结晶度很高，但不能达到结晶度很高，但不能达到100%100A m1957年，年，Keller、Till、Fischer同时报道了聚合物单晶的发现同时报道了聚合物单晶的发现单晶的发现及其结构(1)长宽可以为几微米，厚度100A1028t聚乙烯的空心棱锥结构t聚乙烯的空心棱锥结构29单晶发现的重要意义l发现了折叠链结构发现了折叠链结构l分子链通过晶区和非晶区的方式分子链通过晶区和

12、非晶区的方式折叠折叠l发现了晶片结构发现了晶片结构l明确了晶体的形状为片状明确了晶体的形状为片状l明确了晶粒尺寸为明确了晶粒尺寸为100A的是晶片的厚度的是晶片的厚度单晶发现的重要意义发现了折叠链结构30单晶的形成条件l一般是在极稀的溶液中一般是在极稀的溶液中(浓度度约0.010.1%)缓慢慢结晶晶形成的。在适当的条件下，聚合物形成的。在适当的条件下，聚合物单晶体晶体还可以在熔可以在熔体中形成体中形成AFMimagesofisotacticPScrystalsin11nmthickfilmindifferentTc.210oC,4h205oC,4h200oC,4h单晶的形成条件一般是在极稀的溶

13、液中(浓度约0.010.1%312.5A100A=40个单体单元个单体单元 1000分子量分子量分子量分子量5万的聚乙烯链长度为万的聚乙烯链长度为5000A100A分子链必然在厚度方向上折叠分子链必然在厚度方向上折叠聚乙烯主链聚乙烯主链该聚乙烯链如何形成单晶片该聚乙烯链如何形成单晶片?2.5A100A=40个单体单元1000分子量分子32(2)树枝状晶Dendriticcrystall溶液溶液浓度度较大大(一般一般为0.010.1%)，温度，温度较低的条件低的条件下下结晶晶时，高分子的，高分子的扩散成散成为结晶生晶生长的控制因素，的控制因素，此此时在突出的棱角上要比其它在突出的棱角上要比其它邻

14、近近处的生的生长速度更快，速度更快，从而从而倾向于向于树枝状地生枝状地生长，最后形成，最后形成树枝状晶体。枝状晶体。PEPEO(2)树枝状晶Dendriticcrysta33(3)纤维状晶形成条件：形成条件：存在流动场，分存在流动场，分子链伸展并沿流动子链伸展并沿流动方向平行排列。方向平行排列。Rownucleation(3)纤维状晶形成条件：Rownucleation34(4)串晶Shish-kebabstructurePEi-PS较低温度下，较低温度下，边结晶边搅拌边结晶边搅拌(4)串晶Shish-kebabstruct35(5)伸直链晶ExtendedchaincrystalofPENe

15、edle-likeextendedchaincrystalofPOM聚合物在高压聚合物在高压和高温下结晶和高温下结晶时，可以得到时，可以得到厚度与其分子厚度与其分子链长度相当的链长度相当的晶片晶片(5)伸直链晶Extendedchaincrystal36聚乙烯在聚乙烯在226于于4800大气压下结晶大气压下结晶8小时得到的小时得到的伸直链晶：伸直链晶：晶体的熔点为晶体的熔点为140.1；结晶度达；结晶度达97%；密度为密度为0.9938克克/厘米厘米3；伸直链长度达；伸直链长度达3103nm热力学上最稳定的晶体热力学上最稳定的晶体那么，通常情况下的聚合物结晶都是那么，通常情况下的聚合物结晶都是

16、一种亚稳态。一种亚稳态。聚乙烯在226于4800大气压下结晶8小时得到的伸直链晶：37(6)球晶Spherulitel当结晶性聚合物从浓溶液中析出或从熔体冷却当结晶性聚合物从浓溶液中析出或从熔体冷却结晶时，通常形成球晶。结晶时，通常形成球晶。l直径直径 0.5100 m，5 m以上的用光学显微镜以上的用光学显微镜可以很容易地看到可以很容易地看到l球晶的基本特点在于其外貌呈球状，但在生长球晶的基本特点在于其外貌呈球状，但在生长受阻时呈现不规则的多面体。因此，球晶较小受阻时呈现不规则的多面体。因此，球晶较小时呈现球形，晶核多并继续生长扩大后成为不时呈现球形，晶核多并继续生长扩大后成为不规则的多面体

17、规则的多面体l在偏光显微镜两偏振器间，球晶呈现特有的黑在偏光显微镜两偏振器间，球晶呈现特有的黑十字消光现象十字消光现象(Maltese Cross)(6)球晶Spherulite当结晶性聚合物从浓溶液38MalteseCrossinPolymerSpherulites偏光显微镜观察偏光显微镜观察等规聚苯乙烯等规聚苯乙烯等规聚丙烯等规聚丙烯聚乙烯聚乙烯聚戊二酸丙二醇酯聚戊二酸丙二醇酯MalteseCrossinPolymerSpher39原子力显微镜 AFM(Atomic Force Microscope)等规聚苯乙烯从玻璃态开始等温结晶等规聚苯乙烯从玻璃态开始等温结晶原子力显微镜AFM(Ato

18、micForceMic40球晶结构与生成球晶结构与生成41球晶的电镜照片聚乙烯聚乙烯球晶的电镜照片聚乙烯42球晶的结构特点l沿径向恒速增长沿径向恒速增长l分子链垂直于径向取向分子链垂直于径向取向l交叉偏振光下可观察到交叉偏振光下可观察到Maltese十字十字l由纤维状晶片和晶迭组成由纤维状晶片和晶迭组成l结晶度远低于结晶度远低于100%l直径从直径从0.1 m1cm球晶的结构特点沿径向恒速增长43球晶结构示意图球晶结构示意图44环带球晶聚乙烯聚乙烯环带球晶聚乙烯45偏光显微镜下球晶的生长聚乙烯在聚乙烯在125等温结晶等温结晶偏光显微镜下球晶的生长聚乙烯在125等温结晶46球晶的生长过程球晶的生

19、长过程47高分子物理-第二章-高分子凝聚态ppt课件48控制球晶大小的方法（1）控制形成速度控制形成速度：将熔体急速冷却，生成较小：将熔体急速冷却，生成较小的球晶；缓慢冷却，则生成较大的球晶。的球晶；缓慢冷却，则生成较大的球晶。（2）采用共聚的方法采用共聚的方法：破坏链的均一性和规整性，：破坏链的均一性和规整性，生成较小球晶。生成较小球晶。（3）外加成核剂外加成核剂：可获得小甚至微小的球晶。：可获得小甚至微小的球晶。球晶的大小对性能有重要影响：球晶大透明性差、球晶的大小对性能有重要影响：球晶大透明性差、力学性能差，反之，球晶小透明性和力学性能好。力学性能差，反之，球晶小透明性和力学性能好。控制

20、球晶大小的方法（1）控制形成速度：将熔体急速冷却，生成492.1.4高分子晶态结构模型X-射线衍射实验结果射线衍射实验结果(1)晶区和非晶区共存晶区和非晶区共存(2)晶区尺寸大约为晶区尺寸大约为100A无规聚丙烯无规聚丙烯等规聚丙烯等规聚丙烯铝箔铝箔2.1.4高分子晶态结构模型X-射线衍射实验结果(1)晶区501缨状微束模型（两相结构模型）40年代Gerngross提出l实验现象：结晶高聚物的X衍射图上衍射花样和弥散环同时出现测得的晶区尺寸约为几百A分子链的尺寸l提出模型：晶区非晶区同时存在晶区尺寸较小，一根高分子链可穿过几个晶区晶区在通常情况下是无规取向的l可以解释：高聚物宏观密度 C2*后

21、，粘度随浓度增大而增大。ABCDBC段：达到C1*后，体系开始建立起一定的有序区域结构，形成92液晶的应用l液晶原位增强聚合液晶原位增强聚合l液晶显示液晶显示LCD-Liquidcrystaldisplayl液晶纺丝：液晶纺丝：l在低牵伸倍数下获得高度取向、高性能纤在低牵伸倍数下获得高度取向、高性能纤维维液晶的应用液晶原位增强聚合93高分子物理-第二章-高分子凝聚态ppt课件94照相机快门板照相机快门板接插件接插件耳机部件耳机部件照相机快门板接插件耳机部件952.4取向态结构l取向取向:在外力作用下，分子链沿外力方向平在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列。聚合物的取向现象包括分子链、链行排列

22、。聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿特定方段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿特定方向的择优排列。向的择优排列。BeforeorientationAfterorientationStructureofaggregationstateDisorderedDifferentdegreeofordersPhysicalpropertiesisotropicanisotropic2.4取向态结构取向:在外力作用下，分子链沿外力方向平行96l晶态聚合物的取向，除了非晶区中可能发生链段或整链取向之外，还可能有微晶的取向。组成球晶的片品发生倾斜、滑移、取向、分离，最后形成取向的折叠链

23、片状晶体或完全伸直链的晶体。晶态聚合物的取向，除了非晶区中可能发生链段或整链取向之外，还97l而就球晶而言，拉伸过程使球晶从变形直至形成微原纤结构(球晶内所有片晶以其长周期方向几乎平行于形变方向排列。而就球晶而言，拉伸过程使球晶从变形直至形成微原纤结构(球晶内98聚合物的取向方式l单轴取向单轴取向(UniaxialOrientation)纤维纺丝纤维纺丝薄膜的单薄膜的单向拉伸向拉伸聚合物的取向方式单轴取向(UniaxialOrientat99双轴取向(BiaxialOrientation)l一般在两个垂直方向施加外力。如薄膜双轴拉一般在两个垂直方向施加外力。如薄膜双轴拉伸，使分子链取向平行薄膜

24、平面的任意方向。伸，使分子链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，但薄膜平面在薄膜平面的各方向的性能相近，但薄膜平面与平面之间易剥离。与平面之间易剥离。双轴取向(BiaxialOrientation)一般在两100取向对性能的影响取向对性能的影响(the effect of orientation on polylmer properties)l高分子材料取向后，拉伸强度、伸长率、疲劳强度大大提高。l生产实践中纤维、薄膜经取向后可大幅度提高强度，但纤维取向程度不宜过大，否则分子排列归于规整，相互作用力太强，则纤维弹性太差。lPS、PMMA经取向后，由脆性聚合物变成有一定韧性

25、(toughness)、且各种强度均上升。取向对性能的影响101聚合物的取向机理l非晶态聚合物非晶态聚合物:l链段取向链段取向l分子链取向分子链取向l晶态聚合物晶态聚合物:l非晶区非晶区:链段与分子链取向链段与分子链取向l晶区晶区:微晶微晶(晶粒晶粒)的取向的取向聚合物的取向机理非晶态聚合物:102取向与解取向取向与解取向l由于高聚物的取向态在热力学上是一种非平衡态，一旦外力解除，分子的热运动将使有序结构自发地趋向无序化，这个过程称为解取向。为了维持取向状态，获得取向材料，必须取向后把温度迅速降至Tg以下，使分子和链段运动被冻结起来。l举例：化纤衣服开水烫后缩小。电池外包装、雪碧瓶外包装等取向

26、与解取向由于高聚物的取向态在热力学上是一种非平衡态，一旦103取向与结晶比较取向与结晶比较l相同点：都是从无序到有序的过程l不同点：l取向：一维或二维有序，在外力作用下进行，是非自发过程是热力学不稳定状态。l结晶：三维有序，是自发过程，是热力学平衡状态。取向与结晶比较相同点：都是从无序到有序的过程104取向有利于结晶对于结晶过程对于结晶过程:常数常数,负值负值负值负值上式成立有两种方法上式成立有两种方法:(1)降低温度降低温度T(只能适当的降低只能适当的降低)(2)降低降低从取向态结晶从取向态结晶取向有利于结晶对于结晶过程:常数,负值负值上式成立有两种方105一次拉伸二次拉伸热定形Q:怎样保证

27、纤维既有较高的强度又有怎样保证纤维既有较高的强度又有较好的弹性较好的弹性?一次拉伸二次拉伸热定形Q:怎样保证纤维既有较高的强度又有较1062.4.3取向度l取向函数取向函数q q 为取向角为取向角,指分子链主轴方向与取向方向之间的夹指分子链主轴方向与取向方向之间的夹角角OrientationstateNoorientation(molecularchainsorientrandomly,isotropic)01/354o44Perfectlyparallelorientation110oPerpendicularorientation(chainorientperpendiculartothe

28、fiberaxis)-1/2090oPartialorientation-1/212.4.3取向度取向函数q为取向角,指分子链主轴方向与107取向度的测量方法l声速法声速法(Soundvelocitymethod)l双折射法双折射法(Birefringenceanisotropicmethod)l广角广角X射线衍射法射线衍射法(Wide-angleX-raydiffraction)l红外二向色性红外二向色性(InfraredDichroism)取向度的测量方法声速法(Soundvelocityme108(1)声速法l基本原理基本原理:l声速沿分子链的传播速度声速沿分子链的传播速度链间的传播速度

29、链间的传播速度这种方法得到的是晶区和非晶区的平均取向度这种方法得到的是晶区和非晶区的平均取向度,由于声波在高由于声波在高聚物中的波长较大聚物中的波长较大,该方法反映的只是该方法反映的只是分子链取向分子链取向的情况的情况.声波在完全未取向聚合物中的传播速度声波在完全未取向聚合物中的传播速度待测聚合物取向方向上的传播速度待测聚合物取向方向上的传播速度(1)声速法基本原理:这种方法得到的是晶区和非晶区的平均取109(2)双折射法表征纤维的取向度双折射法表征纤维的取向度l用偏光显微镜观测浸于油中的纤维。“浸油”是已知折光指数的油剂。变换不同折光指数的油剂浸泡纤维并置于偏光显微镜上进行观测，直至偏光显微

30、镜目镜中不再出现纤维和浸油界面因折射率不同而出现的黑线带（贝克线）为止。此时，浸油的折光指数就是纤维在某一个方向的折光指数（例称为n）。旋转载物台90度，用同样的方法测定纤维垂直于前一方向的折光指数（例称为n）。纤维在二个相互垂直方向折光指数的差值n，可以用来定性表该纤维的取向度。n=n-nl需要指出的是，由双折射法确定的取向度n是被观测段内聚合物的取向，用其代表整个纤维中高分子链的取向时需要小心。(2)双折射法表征纤维的取向度用偏光显微镜观测浸于油中的纤110双折射取向因子双折射取向因子f这种方法测得的取向度这种方法测得的取向度与晶区和非晶区的总取与晶区和非晶区的总取向度有关向度有关,该方法

31、反映该方法反映的是链段的取向的是链段的取向.双折射取向因子f这种方法测得的取向度与晶区和非晶区的总取向度111(3)广角X射线衍射法（WAXS）l选定取向单元（例如高分子主链轴、高聚物结晶主轴），然后选择取向度的参考方向，如拉伸方向。用广角X射线衍射仪获取样品的衍射图，取赤道线上Debye环（常用最强环）的强度分布曲线的半高宽（单位为“度”），计算聚合物样品中高分子链及微晶体的取向度：ll式中，为聚合物样品中高分子链及微晶体沿样品被拉伸方向的取向度，H为赤道线上Debye环强度分布曲线的半高宽度。值没有明确物理意义，只能做相对比较的参考数据。(3)广角X射线衍射法（WAXS）选定取向单元（例如

32、高分子112高分子物理-第二章-高分子凝聚态ppt课件113(4)红外二向色性红外二向色性l红外光偏振光通过被测试样时，试样中某基团的吸光强度A与振动偶极矩M的变化方向有关。电矢量方向与偶极矩变化方向平行时红外吸收最大，而当这两个方向垂直时则不产生吸收。这种现象被叫做红外二向色性。未取向高分子聚合物M的变化方向呈均匀性分布，而取向高分子聚合物的M也发生取向，因此，高分子聚合物的取向度可以用红外二向色性来表征。二向色性之比与取向度的关系为：l其中，为基团振动时跃迁偶极矩与分子链方向的夹角。完全取向时，F=1；二向色性最大；随机取向时，F=0，二向色性消失。(4)红外二向色性红外光偏振光通过被测试

33、样时，试样中某基团的1141.织态结构l高聚物多相混合材料的亚微观相态结构称为织态结构。l依次混合组分不同常分为高分子合金、高分子-填充体系、高分子-助剂体系。2.高分子合金的织态结构l1）相容性(miscibility)：共混物中两种高分子或者嵌段共聚物中两个嵌段能不能相容，或者相容性程度。高分子合金的织态结构与各组分之间的相容性有密切关系。2.5高分子合金的织态结构1.织态结构2.5高分子合金的织态结构115高分子物理-第二章-高分子凝聚态ppt课件116l2）热力学相容性(thermodynamic compatibility)(微观相容microscopic compatible/分子

34、水平的相容):l从溶液热力学可知 GHTSl对于聚合物共混物，如果G0，则两组分是互容的；反之，则是不互容的。严格地说，相容性系指热力学相容性，即分子水平的单相体系。一般高分子的分子量相当大，故当两种聚合物共混时，熵的变化很小，G值正负决定于H正负和大小。H为负，G0必然会形成多相结构。如果两种聚合物G0，则可形成互容均相体系但也可能相分离而形成非均相体系。2）热力学相容性(thermodynamiccompati117l3）动力学相容性(dynamic compatibility)(宏观相容macroscopic compatible，亚微观非均相)：l由于上述分析可知，尽管热力学不相容，但

35、由于动力学的原因，即混合物粘度大，分子或链段运动速度极慢，使热力学不稳定的状态相对稳定下来，形成宏观均相，亚微观非均相体系，大多数高分子共混物都属于此类。l4）不相容体系(incompatible system)：当两种混合高分子相容性太差，形成宏观相分离，则无实用价值。关于高分子合金的织态结构可用电镜（SEM、TEM）来观察，可用DSC、动态粘弹谱仪测定Tg来推断。3）动力学相容性(dynamiccompatibility118l5）分散相与连续相(dispersive phase and continuous phase)l对于部分相容的高分子合金体系，最有实际意义的是形成一个为分散相，另

36、一个为连续相的合金体系。n 一般来说含量少的组分趋向形成分散相，含量多的组 分趋向形成连续相。理论上已经证明：含量在26%以下（体积分数）的一定形成分散相，含量在74%以上一定形成连续相，至于2674%之间还需要视分子间作用力、粘度、温度等条件而定。5）分散相与连续相(dispersivephaseand1193.高分子填充体系的织态结构l1）聚合物基（高聚物/填料）复合材料(composite material)连续相的高聚物和分散相的填充剂所构成的材料统称为聚合物基复合材料。l2）填充剂(filler)l作用：微粒状或粉状填料可以降低成本，提高材料刚度、耐磨性等；纤维状填料可以大大增加材料

37、的强度和韧性。3.高分子填充体系的织态结构120l活性填料：对特定的聚合物起补强作用的填料，如C/Rubber，偶联剂-CaCO3/Polymer。l惰性填料：对聚合物没有补强作用的填料，加入惰性填料主要为了降低成本。l此外还有其它性能需要，如加入石墨可以增加导电性。l3）结构l为何活性填料能补强，而惰性填料则没有，这与填料在聚合物中形成的结构有关。活性填料：对特定的聚合物起补强作用的填料，如C/Rubber121l聚 合 物 与 填 料 表 面 的 活 性 基 团 发 生 作 用，如CB/Rubber。l填料预处理，增加填料与高聚物之间的亲和力，界面作用力增强。填料未处理填料表面用偶联剂处理

38、聚合物与填料表面的活性基团发生作用，如CB/Rubber。填122l4.高分子-发泡体系的织态结构l泡沫材料(foam material)很多，应用很广，如PVC、PE、PP、PU、Rubber等。l特点：泡沫体都是由泡孔组成，泡孔中充满空气，密度低，如PU 0.025左右，具有独特的性能：回弹好。l泡孔结构：开孔结构 闭孔结构l特点：密度低、隔热保温性能好、减震减噪效果好。4.高分子-发泡体系的织态结构123高分子物理-第二章-高分子凝聚态ppt课件124l重重 点点l掌握内聚能密度的概念，内聚能密度大小与分子间作用力之间的关系；结晶度的概念、测定方法和计算方法；取向和解取向的概念、机理以及取向对高聚物性能的影响。l难难 点点l正确理解和掌握聚合物的取向和解取向的概念、聚合物的结晶态和取向态之间的区别。理解晶态、非晶态和液晶态高聚物的结构。重点125