單軸取向

在單向外場作用下聚合物的取向單元沿外場方向平行排列的過程。

中文名稱	單軸取向
英文名稱	uniaxial orientation
定　　義	在單向外場作用下聚合物的取向單元沿外場方向平行排列的過程。
套用學科	材料科學技術（一級學科），高分子材料（二級學科），高分子科學（三級學科）

基本介紹

• 中文名：單軸取向
• 外文名：uniaxial orientation

基本信息

聚合物材料在擠出、注射、壓延、吹塑等加工過程中, 以及在溫度場、壓力場、 電(磁)場等的作用下, 大分子鏈或鏈段, 微晶必然要表現出不同程度的取向. 聚合物材料取向後，在以共價鍵相連的分子鏈方向上， 單位截面化學鍵數目明顯增加, 抗拉強度大大加強; 在垂直分子鏈方向上， 主要是分子鏈間較弱的 Van der Waals 力作用， 強度可能降低, 使材料具有各向異性. 在與外力作用方向相同的方向上， 聚合物材料具有較大的破壞強度和較高的伸長率, 對材料的物理機械性能以及使用均有相當大影響， 因此研究聚合物取向度及其過程是很有實際意義的. 本章著重闡述用 X 射線衍射方法測定結晶聚合物材料的取向.
取向是指樣品在紡絲， 拉伸， 壓延， 注塑， 擠出以及在電(磁)場等作用下分子鏈產生取向重排的現象. 在取向態下, 結晶聚合物材料分子鏈擇優取向. 取向分為單軸取向 (如纖維) 和雙軸取向 (如雙向拉伸膜)，以及空間取向， 即三維取向 (如厚壓板).

對於分子鏈擇優取向的表征, 一是要確定取向單元; 二是要選定參考方向. 纖維狀單軸取向聚合物, 取向單元可取聚合物結晶主軸 (分子鏈軸) 或某個晶面法線方向; 參考方向取外力作用方向或稱纖維軸方向. 雙軸取向單元可取一個晶面； 參考方向也可取晶體的某個晶軸或晶面. 按兩相模型理論, 結晶聚合物包含有晶區與非晶區, 所以取向分為晶區取向、非晶區取向和全取向. 由於材料取向後， 在平行於取向方向和垂直於取向方向上表現出不同的光學的、聲學的以及光譜方面的性質， 據此產生了不同測定取向方法. 即有：光學雙折射法；聲學法； 紅外二色性法； X 射線衍射法和偏光螢光法等. 光學雙折射法和聲學法是基於在平行和垂直取向方向的折光指數（光學雙折射法）或聲音傳播速度（聲學法）不同而建立的測定取向的方法. 這兩種方法均可測定樣品總的取向， 即包括晶區取向和非晶區取向. 然而兩者又有不同, 光學雙折射法可較好測定鏈段取向； 聲學法則可較好反映分子鏈的取向. 紅外二色性法是根據平行和垂直取向方向具有不同的偏振光吸收原理建立的方法, 它亦是測定晶區與非晶區兩部分的總取向. 偏光螢光法僅反映非晶區的取向； X 射線衍射法則反映出晶區的取向.

現在狀況

目前， 單軸取向實驗多採用纖維樣品架. 當由 WAXD 得到某樣品（hkl）晶面衍射角度（2θ）位置後， 保持此晶面所對應的衍射角度（2θ）， 然後將樣品沿φ 角（緯度 角）在 0~180度 範圍內進行旋轉， 記錄不同φ 角下的 X 射線散射強度. 下圖是單軸取向纖維樣品架和安裝纖維樣品架附屬檔案的 X 射線衍射儀