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取向度测量方法
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1.高分子聚合物中分子链的取向度
高分子聚合物的取向
由于高分子聚合物取向后多数分子链段指向同一个方向,在这一方向上,高分子聚合物的宏观性能显然
与其他方向存在差异,材料呈各项异性性质。在力学性能上,取向方向的强度、刚度会明显提高,而与之
垂直方向上的强度和刚度则可能会降低。在光学性能上,高分子聚合物的取向导致双折射现象的出现。热
性能上,热膨胀系数在取向和非取向方向上不同。
高分子聚合物在外力作用下的取向有两种方式:
l单轴取向
l双轴取向
单轴取向:高分子聚合物在单一方向上被外力拉伸;聚合物的长度增加,厚度和宽度减小。分子链受外
力的影响指向受力方向。
双轴取向:外力在两个互相垂直的方向拉伸高分子聚合物。聚合物的在受力方向的长度增加,厚度减
小,高分子链段相对于拉伸平面平行排列,在拉伸平面内则为随机排列。可见,双轴取向后,高分子聚合
物在拉伸平面内的性能呈各项同性。
取向度
高分子聚合物中分子链段向特定方向排列的程度叫做取向度。取向度一般用取向函数F表示:
F=(3cos2θ—1)
在定义取向函数时,通常取一特定的方向(如拉伸方向)作为参考方向,取分子的链轴方向与参考方向
的夹角为取向角,θ。对于实际的高分子聚合物,θ不是一个定值,而是按一定的方式分布,因此取向函
数方程中的θ往往采用实际取向角的平均值。
2.取向度的测定方法
广角射线衍射法()
XWAXS
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。用广角射线衍射仪获取样品的衍射图,取赤道线上
XDeb
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
ye“”
中高分子链及微晶体的取向度:
2
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,为
ΠH°
赤道线上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
DebyeΠ
对比较的参考数据。
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)。旋转载
n
││
物台度,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)。
90n┴
纤维在二个相互垂直方向折光指数的差值,可以用来定性表征该纤维的取向
Δn
度。
Δn=-。
│nn│
┴
││