[科普中国]-聚合物取向

聚合物取向是指非晶聚合物的大分子链段或整个高分子链，结晶聚合物的晶带、晶片、晶粒等，或纤维状填料在外力作用下，沿外力作用的方向进行有序排列的现象。这种排列也称为定向作用。取向过程是大分子链或链段的有序化过程，而热运动却是这些有序单元趋向紊乱无序的一个解取向过程。1

定义聚合物取向是指聚合物在外力作用下，分子链沿力场方向有序排列叫做聚合物取向。非晶态聚合物的取向视取向单元不同分成大尺寸取向和小尺寸取向、大尺寸取向是指整个分子链已经取向，但链段可能还未取向。小尺寸取向是指链段已取向排列，而分子链排列仍是无规的2。

取向需要靠外力的作用才能实现，而解取向是一个自发的过程。因此取向态是一非平衡状态，一旦外力除去，链段或大分子链便自发解取向而回复到原状。因此，若想得到取向材料，必须在取向后迅速降温到聚合物的玻璃化温度以下，将链段或大分子链冻结。当然冻结状态属于热力学非平衡状态，只是具有相对的稳定性，时间温度都可能影响其取向结构的稳定性3。

结构结晶聚合物的拉伸取向比较复杂，一般认为是球晶的拉伸形变过程，即从组成球晶的片晶之间发生倾斜，晶面滑移，直到部分折叠链被拉伸成为伸直链的微纤结构。通常用一个取向函数f来定量描述聚合物材料的取向度：其中θ为分子链主轴与纤维轴之间的夹角(取向角)。对于完全未取向的聚合物，平均取向角θm=51°44'，取向函数f=0；对于完全取向的聚合物θm=0° ，取向函数f=1。聚合物的取向，对于不同的材料和不同的使用要求可分为单轴取向和双轴取向两种。拉伸取向是使聚合物材料获得优良使用性能的一种途径。测定聚合物取向度的方法很多，最常用的有光学双折射法,X射线衍射法、声速法和红外二色性法等3。

另一种定义取向需要靠外力的作用才能实现，而解取向是一个自发的过程。因此取向态是一非平衡状态，一旦外力除去，链段或大分子链便自发解取向而回复到原状。因此，若想得到取向材料，必须在取向后迅速降温到聚合物的玻璃化温度以下，将链段或大分子链冻结。当然冻结状态属于热力学非平衡状态，只是具有相对的稳定性，时间温度都可能影响其取向结构的稳定性3。

本词条内容贡献者为:

邱学农 - 副教授 - 济南大学