纖維的液晶結構和織態結構

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纖維的液晶結構和織態結構

一、纖維的液晶結構

物質具有氣態、液態、固態三種形態。當大多數物質呈液態時，其分子結構排列與非晶態固體中的分子排列結構基本相同，但對于部分具有剛性結構的大分子材料，在滿足一定條件（受熱熔或被溶劑溶解）時，雖然其宏觀形態處于液體狀態，表現出良好的流動性，但其大分子的排列保留了晶態物質分子的有序性，而且在物理性能上呈各向異性。通常把這種兼有晶體和液態部分性質的過渡狀態稱為液晶態，處于液晶態的物質叫液晶。能夠形成液晶的分子的結構特點為：

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①大分子應含有苯環、雜環、多重鍵剛性結構，同時還應含有一定數量的柔性結構，并且大分子總體表現為剛性鏈結構。

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②分子具有不對稱的幾何結構。

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③大分子應含有極性或可以極化的基團。

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按液晶的形成條件可分為溶致型液晶和熱致型液晶。溶致型液晶是把物質溶解于溶劑中，在一定濃度范圍內形成的液晶；熱致型液晶是將物質加熱到熔點或玻璃化溫度以上形成的液晶。

由于液晶高分子具有各向異性的流變性能，使纖維可以在低序液晶態紡絲，而且紡絲黏度小，具有更好的加工性能。液晶高分子形成的纖維通常具有高結晶度、高取向度的原纖結構特征，其表現為優良的力學性能、熱學性能和熱氧穩定性能，因此常采用該方法紡制高性能纖維。

目前商業化使用量最大的液晶高分子纖維是芳族聚合物纖維，如聚對苯二甲酰對苯二胺纖維（ＰＰＴＡ，Ｋｅｖｌａｒ）。

二、纖維的織態結構

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采用兩種或兩種以上不同的高分子材料以共混方式進行紡絲，形成共混高聚物纖維，也可稱為“高聚物合金纖維”。通過共混方式可以達到提高纖維應用性能、改善加工性能和降低生產成本的目的。

在共混高聚物纖維中，由于不同的加工條件和多相的組分，會得到不同的形態結構，從而會顯著地影響纖維性能。對于熱力學上相溶的共混體系，會形成均相的形態結構；反之則會形成兩個或兩個以上的多相體系。纖維的織態結構就是研究共混高聚物纖維中所呈現相體系的形態結構、相體系中各單相材料的分布形式和狀態以及各相之間的界面性質。