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纤维结构和性能VIP免费

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纤维结构2学时高分子链中含有很多的单键(Singlebond),这些单键均可作内旋转,从而使高分子链很容易卷曲成各种不同形状。称为高分子链的柔顺性(FlexibilityFlexibility)。高分子链的柔顺性高分子链的柔顺性•主链结构Chainstructureofpolymer•侧基性质Sidegroupproperties影响柔顺性的因素影响柔顺性的因素高聚物的柔顺性取决于长链分子卷曲的程度,可用长链分子两端点间的直线距离,即末端距来度量。3柔性链及其末端距.avi分子链的构象及其柔顺性纯碳-碳单键的内旋转是完全的。高分子链中单键的内旋转受取代基及邻近部分的影响,具有很大的阻力。阻力小容易卷曲的称为柔顺链。flexibleflexiblechain阻力大不容易卷曲的称为刚性链。Rigidchain链段链段高分子中具有独立运动能力的最小部分叫做链段(Chainsegment)。一般包括十几到几十个链节(Chainlink)。柔顺性大,链段(Chainsegment)短。柔顺性小,链段(Chainsegment)长。主链结构主链结构全部由单键组成时,柔顺性好,属于柔顺链。-Si-O-Si-O-链柔顺性最大-C-O-C-O-链次之-C-C-C-C-链又次之含孤立双键(Isolateddoublebond)主链有孤立双键时,柔顺性比不含双键时好。比如聚异戊二烯橡胶(Isoprenerubber)含芳杂环Aromaticheterocyclic主链上有一定数量的芳杂环时,由于芳杂环不能内旋转,分子链的柔顺性很差。如聚甲基丙烯酸甲酯Polymethylmethacrylate(有机玻璃)含共轭双键(Conjugateddoublebond)含共轭双键的大分子链,不能内旋转,具有极大的刚性(Rigidity)。聚异戊二烯polyisoprene侧基性质极性(Polarity)越大,柔顺性越差侧基(Sidegroup)越大,柔顺性越差对称性(Symmetry)好,柔顺性好极性越大,柔顺性越差(Polarity)(flexibilityflexibility)聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯睛柔顺性依次递减:>>侧基越大,柔顺性越差(Sidegroup)(flexibilityflexibility)比如聚苯乙烯(Polystyrene)具有较大的苯基,内旋转困难,柔顺性差,性脆而硬。对称性好柔顺性好(Symmetry)(flexibilityflexibility)聚异丁烯(Polyisobutylene)的两个甲基在同一个碳原子上对称取代,其单键内旋转反而更容易,故柔顺性比聚丙烯(Polypropylene)更好共轭双键由于分子链整个形成共轭体系,造成旋转困难,故只有刚性而无柔性。如聚乙炔~CH=CH-CH=CH-CH=CH-CH=CH~聚苯~△常见高分子主链的柔性规律-O->-S->-N->-C≡C-C>非共轭-C=C->-C-O->-CH2->-C->-O-C-NH->NH-C-NH-▲取代基的影响(性质、体积、数量、位置)△取代基的性质对高分子链柔性的影响(极性)规律:极性↑,作用力↑,位能↑,内旋转↓,柔性↓。实例:取代基极性分子间力柔性刚性系数Tg(K)PolyethylenePE-H小小大1.63160PolyvinylchloridePVC-Cl3.32355PolyacrylonitrilePAN-CN大大小2.37369~OOOO纤维的超分子结构纤维的超分子结构高分子长链是曲曲折折的蜷曲形。有规则的蜷曲(折叠Fold)形成晶态,无规则的蜷曲形成非晶态;高分子的分子与分子堆砌在一起。成纤高聚物的结晶性能1.成纤高聚物多为结晶性的原因:纺丝成型和拉伸取向后,结晶度高,分子结构较稳定,耐热性高,纤维形状稳定;分子链间相互作用力较大,所以取向结晶后纤维强度高,模量高,同时具有较好的耐磨性及其它综合性能。无定型高聚物模量和强度较低,变形较大,耐热性差,尤其玻璃化转变温度低于40~60℃时无使用价值;当玻璃化转变温度超过60~80℃时,才有使用价值。2.影响结晶行为的主要因素(1)高分子链化学结构和空间结构的规整性(2)高分子链的活动性(柔曲性flexibilityflexibility)(3)高聚物的热力学性质(thermodynamicproperty)和结晶过程的动力学因素(结晶温度:Tg~Tm)ⅰ.低温时,分子链的活动性很小,结晶作用需要时间很长;ⅱ.温度太高时,分子链活动性太强,难以实现有序排列。3.结晶对纤维拉伸行为的影响结晶度高,纤维的拉伸性能可能降低;如聚丙烯(Polypropylene)的拉伸行为。高分子化合物的固体形态分晶体(Crystal)和非晶体(无定形体amorphous)两种。晶体高分子化合物在结晶时,分...

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