纤维的液晶结构和织态结构

纤维的液晶结构和织态结构

一、纤维的液晶结构

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物质具有气态、液态、固态三种形态。当大多数物质呈液态时，其分子结构排列与非晶态固体中的分子排列结构基本相同，但对于部分具有刚性结构的大分子材料，在满足一定条件（受热熔或被溶剂溶解）时，虽然其宏观形态处于液体状态，表现出良好的流动性，但其大分子的排列保留了晶态物质分子的有序性，而且在物理性能上呈各向异性。通常把这种兼有晶体和液态部分性质的过渡状态称为液晶态，处于液晶态的物质叫液晶。能够形成液晶的分子的结构特点为：

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①大分子应含有苯环、杂环、多重键刚性结构，同时还应含有一定数量的柔性结构，并且大分子总体表现为刚性链结构。

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②分子具有不对称的几何结构。

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③大分子应含有极性或可以极化的基团。

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按液晶的形成条件可分为溶致型液晶和热致型液晶。溶致型液晶是把物质溶解于溶剂中，在一定浓度范围内形成的液晶；热致型液晶是将物质加热到熔点或玻璃化温度以上形成的液晶。

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由于液晶高分子具有各向异性的流变性能，使纤维可以在低序液晶态纺丝，而且纺丝黏度小，具有更好的加工性能。液晶高分子形成的纤维通常具有高结晶度、高取向度的原纤结构特征，其表现为优良的力学性能、热学性能和热氧稳定性能，因此常采用该方法纺制高性能纤维。

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目前商业化使用量最大的液晶高分子纤维是芳族聚合物纤维，如聚对苯二甲酰对苯二胺纤维（ＰＰＴＡ，Ｋｅｖｌａｒ）。

二、纤维的织态结构

采用两种或两种以上不同的高分子材料以共混方式进行纺丝，形成共混高聚物纤维，也可称为“高聚物合金纤维”。通过共混方式可以达到提高纤维应用性能、改善加工性能和降低生产成本的目的。

在共混高聚物纤维中，由于不同的加工条件和多相的组分，会得到不同的形态结构，从而会显著地影响纤维性能。对于热力学上相溶的共混体系，会形成均相的形态结构；反之则会形成两个或两个以上的多相体系。纤维的织态结构就是研究共混高聚物纤维中所呈现相体系的形态结构、相体系中各单相材料的分布形式和状态以及各相之间的界面性质。