苏州大学：《高分子化学与物理》第二章 高分子物理基础（2-2）高聚物的取向态结构（李战雄）

高聚物的取向态结构 无定形取向未结晶结晶未取向结晶取向

高聚物的取向态结构 无定形 取向未结晶 结晶未取向 结晶取向

5、取向对高聚物性能的影响 取向方向的拉伸强度显著提高 材料呈现各向异性的特性 热稳定性能得到相应提高 用快的取向过程使链段解取向,可使之 具有弹性

5、取向对高聚物性能的影响 • 取向方向的拉伸强度显著提高 • 材料呈现各向异性的特性 • 热稳定性能得到相应提高 • 用快的取向过程使链段解取向，可使之 具有弹性

拉伸取向对涤纶纤维性能的影响 拉伸比密度结晶度双折射拉伸强断裂伸长 (20℃)(%)(20℃)度(克/(%) (℃) 代) 1.338330.00611.8 450 2.771.369422 8 23.5 55 72 3.081.377537 0 32.1 39 83 3.561.380440106143.0 27 85 4.091.381341 51.611.5 90 4.491.384143112664.57.3 89 1288 1368 1420

拉伸取向对涤纶纤维性能的影响 拉伸比 密度 （20℃） 结晶度 （%） 双折射 （20℃） 拉伸强 度（克/ 代） 断裂伸长 （%） Tg （℃） 1 2．77 3．08 3．56 4．09 4．49 1．3383 1．3694 1．3775 1．3804 1．3813 1．3841 3 22 37 40 41 43 0．006 8 0． 1061 0． 1126 0． 1288 0． 1368 0． 1420 11．8 23．5 32．1 43．0 51．6 64．5 450 55 39 27 11．5 7．3 71 72 83 85 90 89

五、高聚物的分子运动和热转变 橡胶材料:室温下富有弹性,在100°C时则变成硬脆状; 塑料(有机玻璃):室温下是硬脆的玻璃状,而 在100°C时变成柔软有弹性的橡皮状 高聚物 高聚物 的微观←→(分子运动→的宏观 结构 性能

五、高聚物的分子运动和热转变 橡胶材料：室温下富有弹性，在 100°C时则变成硬脆状; 塑料（有机玻璃）：室温下是硬脆的玻璃状，而 在 100 °C时变成柔软有弹性的橡皮状 高聚物 高聚物 的微观 分子运动 的宏观 结构 性能

1.高聚物的分子运动特点 (1)运动单元多重性 (2)松弛过程:分子运动的时间依赖性 (3)松弛时间与温度的关系:分子运动 的温度依赖性

1. 高聚物的分子运动特点 (1)运动单元多重性 (2)松弛过程：分子运动的时间依赖性 (3)松弛时间与温度的关系：分子运动 的温度依赖性

(1)运动单元多重性 运动单元可以是侧基、支链、链节、链段、 分子 运动形式可以是振动、转动、平动(平移) 高聚物运动单元的多重性 取决于结构 也与外界条件(温度)有关

(1)运动单元多重性 • 运动单元可以是侧基、支链、链节、链段、 分子 • 运动形式可以是振动、转动、平动（平移） • 高聚物运动单元的多重性 取决于结构 也与外界条件（温度）有关

(2)分子运动单元的时间依赖性 由于高分子在运动时,运动单元之间的作用力很大, 因此高分子在外场下,物体以一种平衡状态,通过 高分子运动过渡到与外场相适应的新的平衡态,这 过程需要一定的时间是慢慢完成的。这个过程 称为松弛过程 ·物体以一种平衡态过渡到另一平衡态的过程需要一 定的时间称为松弛时间 凡具有时间依赖性的性质均称为松弛特性。 ·分子运动对时间有依赖性,分子运动具有松弛特性

（2）分子运动单元的时间依赖性 • 由于高分子在运动时，运动单元之间的作用力很大， 因此高分子在外场下，物体以一种平衡状态，通过 高分子运动过渡到与外场相适应的新的平衡态，这 一过程需要一定的时间,是慢慢完成的。这个过程 称为松弛过程. • 物体以一种平衡态过渡到另一平衡态的过程需要一 定的时间称为松弛时间。 • 凡具有时间依赖性的性质均称为松弛特性。 • 分子运动对时间有依赖性，分子运动具有松弛特性

(3)分子运动的温度依赖性 ·使运动单元动能增加,令其活化(使运 动单元活化所需要的能量称为活化能) 温度升高,体积膨胀,提供了运动单元 可以活动的自由空间 升高温度可使松弛时间变短 升温与延长观察时间是等效的(时温等 效)

（3）分子运动的温度依赖性 • 使运动单元动能增加，令其活化（使运 动单元活化所需要的能量称为活化能） • 温度升高，体积膨胀，提供了运动单元 可以活动的自由空间 • 升高温度可使松弛时间变短 • 升温与延长观察时间是等效的（时温等 效）

2、线型非晶态高分子的 力学状态和热转变 (1)温度形变曲线 形变 高弹态 粘流态 玻璃态 温度

（1）温度-形变曲线 玻璃态 形变 温度 粘流态 高弹态 Tg Tf 2、线型非晶态高分子的 力学状态和热转变

三种力学状态玻璃态(Tg以下) 高弹态(Tg~7 粘流态(r以上) 三种状态之间的两个转变 玻璃态转变为高弹态,转变温度称为 玻璃化温度 高弹态转变为粘流态,转变温度称为 粘流温度T

三种力学状态 玻璃态（ 以下） 高弹态（ ） 粘流态（ 以上） 三种状态之间的两个转变 玻璃态转变为高弹态，转变温度称为 玻璃化温度 高弹态转变为粘流态，转变温度称为 粘流温度 Tg f Tg ~ T Tf Tg Tf