凝聚态结构

聚态结构是指高分子链凝聚在一起形成的高分子材料本体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、液晶态结构、取向结构、多组分结构。

高分聚集态结构

• 结晶动力学与熔融热力学
• 高分子液晶态结构
  • 液晶类型
    • 液晶的分子结构
      • 致晶单元或液晶元：液晶的介元部分，具有刚性的分子结构
      • 在液态下能维持分子的某种有序排列所必须的分子间作用力，它可以是强极性基团、高度可极化基团、形成氢键基团，或芳香基团等
      • 液晶的流动性要求分子结构上必须含有一定的柔性部分，如烷烃或烷氧醚等
    • 液晶态结构
      • 近晶态：层片不是严格刚性的，分子可以在本层内活动，但不能来往于各层之间，分子薄层间可以相对滑动，而垂直于层片方向的流动则要困难得多。
      • 向列相： 致晶基元是刚性棒状分子，结构中棒状分子间互相平行 排列，长轴方向是到处都在发生着连续的变化。在外力作用下发生流动时，由于这些棒状分子容易沿流动方向取向，并可在流动取向相中互相穿越。
      • 胆甾相：液晶长形分子是扁平的，依靠端基的相互作用，彼此平行排列成层状结构，但它们的长轴是在层片平面上的，层内分子排列与向列相相似，而相邻两层间分子长轴的取向不同， 依次规则地扭转一定的角度， 层层累加而形成螺旋面结构
  • 液晶特征
    • 液晶的亚稳定性：液晶相的结晶成核受动力学因素控制
    • 软物质特性：在外场作用下液晶分子能发生较大程度的应变响应
    • 对称破却和序参量
  • 高分子液晶及其理论
    • 主链型液晶：由液晶元相互连接而成，或通过柔性链节与液晶元相间组成
    • 侧链型：分子主链是柔性的，刚性的液晶元连接在侧链上
    • 混合型：液晶元长链与分子主链方向垂直，或主链和侧链上均含有液晶元
  • 高分子液晶结构
  • 高分子液晶性质
    • 光学性质：液晶的各向异性使之具有光学双折射现象。
    • 流变性质
      • 黏度与浓度：随浓度的增加，体系的黏度先增大再减小，到达最低点后又重新增加
      • 黏度与温度：随温度的增加，体系的黏度先减小再增大，到达最高点后又重新减少
      • 剪切力
    • 力学行为：由于分子链易取向，因此在取向方向表现出高拉伸强度和高模量
    • 光电和热行为：电绝缘强度高，介电常数低，介电损耗小，抗电弧性较高
  • 高分子液晶理论
  • 高分子液晶的应用
    • 液晶显示、液晶纺丝、高性能材料、信息储存、功能液晶
• 共混物的多相结构
  • 高分子混合物的类型
    • ①高分子与增塑剂组成的体系②高分子与填充剂组成的体系 ③共混高分子和共聚高分子两种类型
  • 高分子-高分子的相容性
  • 共混高分子的主要特点
  • 非均相多组分结构
  • 共混结构对性能的影响
    • 光学性能
    • 热性能
    • 玻璃化温度
    • 共混物力学性能
  • 高分子共混体系的增容剂
    • 增容剂的增容作用
    • 影响因素
    • 增容剂在共混物中的分布
• 聚集态结构
  • 高分子结晶形貌
    • 单晶：晶格在三维方向上有规律、周期性排列而成的连续的完善的晶体
    • 球晶：以一个晶核为中心、以相同的生长速率沿各径向方向同时放射生长而形成的圆球状晶体结构，是一种多晶聚集体
    • 树枝状晶：形貌如同树枝状具有分叉结构，过冷度稍大、溶液黏度稍大、分子量过大时形成
    • 纤维状晶体：细长的纤维形貌的晶体； 串晶：当作用力不再激烈，或者高分子的结晶速率较快时，在纤维状晶体表面会生成很多片状附晶，从而构成类似烤肉串形貌的晶体结构
    • 伸直链晶体：分子熔体在高压下慢速冷却
    • 准晶体
  • 高分子晶体结构
    • 晶系与晶胞
    • 晶体
    • 链构象
      • 碳链高分子、杂链高分子、共轭聚合物
    • 晶体密度
    • 特殊现象
      • 同质异晶：由于结晶条件的变化，引起分子链构象的变化或者链堆积方式的变化，则一种高分子可以形成几种不同的晶型，
      • 异质异晶：如 PP 和 PIB 都存在着三斜晶系，且晶胞 c 轴长度相近，因此二者共混时 PP 链和 PIB 链可以进入同一个晶胞中，这种现象称为异质同晶
  • 高分子取向态结构
    • 取向态结构：体系从无序向有序转变时，小分子就会发生结晶或产生准晶；而高分子则既可以是三维有序的晶体结构，也可以是一维或二维有序的结构。这种一维或二维有序的结构就称为取向结构 取向过程：在外场作用下，高分子体系中的分子链或链段等运动单元沿特定方向作优势排列的过程
      • 一维有序；通常是由单轴取向造成的，它是体系中的取向单元在单一方向上作占优势排列。
      • 二维有序：体系中的取向单元在两个方向上受到作用时，取向单元倾向于在由这两个方向所决定的平面上排列。
      • 取向度
    • 取向机理
    • 解取向：与取向过程相反，将有序化的取向态结构转化为无序状态的过程。解取向通 过分子热运动来完成。
  • 聚集态结构模型
    • 晶态结构模型
      • 缨状胶束模型：结晶高分子中，晶区与非晶区同时存在， 互相穿插， 晶区中的分子链互相靠近紧密有序地排列形成规整的结构，但晶区尺寸很小，一根分子链可以同时穿过几个晶区， 各晶区的 c 轴方向并不相同， 通常是无规取向的，晶区尺寸也不尽相同；而在非晶区中分子链无规堆砌。
      • 折叠链模型：高分子结晶时， 伸展的分子链倾向于相互聚集在一起形成链束，构成了高分子结晶的基本结构单元。 由于这种规整的结晶链束细而长， 有较高的表面能，因此不稳定，会自发地折叠成带状结构，从而降低体系的表面能，并抵消了折叠部位由于规整性破坏导致的能量升高。 为进一步减少表面能，结晶链束应在已形成的晶核表面上折叠生长，最终形成规则的单层片晶
      • 松散折叠链模型：在结晶高分子的晶片中，仍以折叠的分子链为基本结构单元，只是折叠处可能是一个松散而不规整的环圈，而在晶片中，分子链的相连链段仍然是相邻排列的
      • 插线板模型：高分子结晶时，分子链作近邻规整折叠的可能性是很小的，聚乙烯结晶速率很快，而分子线团的松弛时间太长， 分子链根本来不及作规整地折叠，因此只能对局部链段进行调整而进入晶格。这样在晶片中相邻的分子链不一定是由同一条分子链上邻接的链段折叠而成，而可能属于非邻接的链段或不同分子的链段。 于是， 分子链在排列进入晶格时，晶片表面上的分子链就像老式电话交换机的插线板上的插头电线一样， 松散杂乱，构成非晶区。
      • 隧道折叠链模型：高分子结晶大多是晶相与非晶相共存的，综合了各种结晶模型， 将高分子结晶结构中所有可能存在的各种形态综合在一起， 提出了一种折衷的综合模型
    • 非晶态结构模型
      • 非晶态毛毡：高分子非晶态就是许多高分子链杂乱无章地缠结在一起的
      • 局部有序模型：非晶态聚合物含不可截然分离的两部分：粒子区和粒间区，粒子区又可分为有序区和粒界区。有序区中分子链排列较规整（但次于晶态的有序程度），粒界区由折叠链的弯曲部分组成。粒间区由完全无规的、混杂有较低分子量的分子链以及穿过几个粒子间的连接链组成。
      • 无规线团模型：非晶态高分子的本体中，分子链的构象与在溶液中一样，呈无规线团，线团分子之间是无规缠结的，因而非晶态高分子在聚集态结构上是均相的。
  • 高分子单链聚集态
    • 多链聚集态的缠结
    • 单链聚集态的制备与表征
    • 单链聚集态的类型
      • 单链玻璃态、单链晶态
    • 单链聚集态的力学性能
  • 高分子聚集态结构对性能的影响
    • 结晶、取向的影响
• 分子间作用力
  • 范德华力（静电力、诱导力、色散力）、氢键
  • 内聚能：将1mol物质中的分子相互分离并远离至分子将作用力之外所需的能力 内聚能密度：单位体积的内聚能

中心主题

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