材料化學(xué) 聚合物的結(jié)構(gòu)與性能

第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能7.1高分子的鏈結(jié)構(gòu)7.2高分子的凝集態(tài)結(jié)構(gòu)7.3高分子的分子運(yùn)動(dòng)7.4高分子的力學(xué)性能聚合物的結(jié)構(gòu)化學(xué)組成結(jié)構(gòu)單元鏈接方式構(gòu)型支化與交聯(lián)高分子鏈大?。ǚ肿恿?、均方距）分子鏈形態(tài)（構(gòu)象、柔軟性）晶態(tài)結(jié)構(gòu)

非晶態(tài)結(jié)構(gòu)取向結(jié)構(gòu)液晶結(jié)構(gòu)多相結(jié)構(gòu)高級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)高分子的結(jié)構(gòu)7.1高分子的鏈結(jié)構(gòu)1.高分子鏈的近程結(jié)構(gòu)化學(xué)組成鍵接方式構(gòu)型支化與交聯(lián)2.高分子鏈的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)分子量及其分布高分子鏈的構(gòu)象高分子鏈的柔性高分子鏈的構(gòu)象

構(gòu)象是指由單鍵旋轉(zhuǎn)而形成的分子中原子的各種空間排列的形態(tài)。起源：C——C高分子鏈的柔性

高分子鏈通過(guò)單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而改變其構(gòu)象的性質(zhì)，稱為柔性。高分子鏈能形成的構(gòu)象數(shù)越多，柔順性越大。平衡態(tài)柔性：與高分子鏈的反式與左右式的位壘高度ΔU有關(guān)

Ng和Nt分別代表高分子鏈中旁式和反式狀態(tài)的幾率。ΔU越小，柔性越好。動(dòng)態(tài)柔性是在外界條件影響下，從一種平衡態(tài)構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N平衡態(tài)構(gòu)象的難易程度。

U0與單鍵旋轉(zhuǎn)位壘有關(guān)，て表兩種構(gòu)象轉(zhuǎn)變時(shí)間。高分子鏈的柔性

分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)是分子鏈柔順性的根本原因，而高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)又主要受其分子結(jié)構(gòu)的制約，因而分子鏈的柔順性與其分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。分子結(jié)構(gòu)對(duì)柔順性的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：1.主鏈結(jié)構(gòu)

柔性大?。篊-O,C-N,Si-O>C=C-C>~C-C~>C=C-C=C，苯環(huán)>芳雜環(huán)

a)當(dāng)主鏈中含C-O，C-N，Si-O鍵時(shí)，柔順性好。

因?yàn)镺、N原子周圍的原子比C原子少，內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位阻小；而Si-O-Si的鍵角也大于C-C-C鍵，因而其內(nèi)旋轉(zhuǎn)位阻更小，即使在低溫下也具有良好的柔順性。如：高分子鏈的柔性

b)當(dāng)主鏈中含非共軛雙鍵時(shí)，雖然雙鍵本身不會(huì)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，但卻使相鄰單鍵的非鍵合原子（帶*原子）間距增大使內(nèi)旋轉(zhuǎn)較容易，柔順性好。如：高分子鏈的柔性

C)當(dāng)主鏈中由共軛雙鍵組成時(shí)，由于共軛雙鍵因p電子云重疊不能內(nèi)旋轉(zhuǎn)，因而柔順性差，是剛性鏈。如聚乙炔、聚苯：

因此，在主鏈中引入不能內(nèi)旋轉(zhuǎn)的芳環(huán)、芳雜環(huán)等環(huán)狀結(jié)構(gòu)，可提高分子鏈的剛性。高分子鏈的柔性2.取代基1)高分子的非極性取代基體積越大使主鏈單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位壘增大，柔性降低。(-C6H5>-CH3>-H)2)極性越大，相互作用就越強(qiáng)，高分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)愈困難，柔性愈小。（-CN>-Cl>-CH3>-H)高分子鏈的柔性

3）對(duì)稱性側(cè)基，各種構(gòu)型間變換容易；分子鏈間的距離增大，相互作用減弱；側(cè)基對(duì)稱性越高，分子鏈柔順性越好。如：4）主鏈上排布密度有關(guān)高分子鏈柔性影響因素3.分子量大小

如果分子鏈較短，內(nèi)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的構(gòu)象數(shù)小，剛性大。如果分子鏈較長(zhǎng)，主鏈所含的單鍵數(shù)目多，因內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的構(gòu)象數(shù)目多，柔順性好。但鏈長(zhǎng)超過(guò)一定值后，分子鏈的構(gòu)象服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，鏈長(zhǎng)對(duì)柔順性的影響不大。

4.交聯(lián)輕度交聯(lián)，柔性影響不大交聯(lián)度增加，柔性會(huì)失去。5.氫鍵：如果高分子鏈的分子內(nèi)或分子間可以形成氫鍵，氫鍵的影響比極性更顯著，可大大增加分子鏈的剛性。第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能7.1高分子的鏈結(jié)構(gòu)7.2高分子的凝集態(tài)結(jié)構(gòu)7.3高分子的分子運(yùn)動(dòng)7.4高分子的力學(xué)性能7.2高分子的凝集態(tài)結(jié)構(gòu)

高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)也稱三級(jí)結(jié)構(gòu)，或超分子結(jié)構(gòu)，它是指聚合物內(nèi)分子鏈的排列與堆砌結(jié)構(gòu)。

雖然高分子的鏈結(jié)構(gòu)對(duì)高分子材料性能有顯著影響，但由于聚合物是有許多高分子鏈聚集而成，有時(shí)即使相同鏈結(jié)構(gòu)的同一種聚合物，在不同加工成型條件下，也會(huì)產(chǎn)生不同的聚集態(tài)，所得制品的性能也會(huì)截然不同，因此聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)聚合物材料性能的影響比高分子鏈結(jié)構(gòu)更直接、更重要。

研究掌握聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，對(duì)選擇合適的加工成型條件、改進(jìn)材料的性能，制備具有預(yù)期性能的聚合物材料具有重要意義。聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)主要包括晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶態(tài)結(jié)構(gòu)和取向態(tài)結(jié)構(gòu)。7.2高分子的凝集態(tài)結(jié)構(gòu)1.高分子間的相互作用2.聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)模型3.聚合物的結(jié)晶形態(tài)及晶胞1.高分子間的相互作用范德華力：靜電力—永久偶極間（12-20kJ/mol)

誘導(dǎo)力—永久與誘導(dǎo)偶極間（6-13kJ/mol)

色散力—瞬時(shí)偶極間（0.8-8kJ/mol)氫鍵（13-40kJ/mol)X-H???Y(X、Y是電負(fù)性較大的原子）內(nèi)聚能密度

ΔE=ΔHv-RT

（ΔE內(nèi)聚能，ΔHv摩爾蒸發(fā)熱）

CED=ΔE/V（V為摩爾體積，CED為內(nèi)聚能密度）~~某些氫鍵的鍵能內(nèi)聚能密度內(nèi)聚能密度的大小決定了聚合物的凝聚態(tài)形態(tài)：內(nèi)聚能密度越大，聚合物呈晶態(tài)結(jié)構(gòu)；內(nèi)聚能密度小，呈非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。但聚乙烯例外，高密度時(shí)，呈晶態(tài)結(jié)構(gòu)。2.聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)模型1）聚合物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型纓狀微束模型折疊鏈模型插線板模型2）聚合物的非晶態(tài)模型無(wú)規(guī)線團(tuán)模型兩相球粒模型XRD表征聚合物單晶的電子衍射聚乙烯單晶聚甲醛單晶聚合物單晶電鏡照片聚乙烯單晶顯微鏡照片聚甲醛單晶顯微鏡照片球晶在偏光顯微鏡下呈黑十字消光1）聚合物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型A）纓狀微束模型纓狀區(qū)微束

認(rèn)為結(jié)晶聚合物中晶區(qū)與非晶區(qū)互相穿插，同時(shí)存在。在晶區(qū)分子鏈相互平行排列成規(guī)整的結(jié)構(gòu)，而在非晶區(qū)分子鏈的堆砌完全無(wú)序。該模型也稱兩相結(jié)構(gòu)模型。B）折疊鏈模型松散近鄰折疊鏈模型多層片晶的折疊鏈模型近鄰折疊不規(guī)則非近鄰進(jìn)入插線板模型B）折疊鏈模型C)插線板模型2）聚合物的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型無(wú)規(guī)線團(tuán)模型兩相球粒模型3.聚合物的結(jié)晶形態(tài)及晶胞（1）聚合物的晶胞聚乙烯晶體：斜方。每?jī)蓚€(gè)碳原子占據(jù)一個(gè)格點(diǎn)分子鏈平行排列，呈鋸齒（或者螺旋鏈狀）分子鏈排列方式與取代基有關(guān)3.聚合物的結(jié)晶形態(tài)及晶胞聚酰胺晶體;平面鋸齒狀螺旋構(gòu)象全同立構(gòu)乙烯類聚合物(a)H31,聚丙烯(b)H72,聚異己烯(c)H41,聚異戊烯(d)H41聚鄰甲苯乙烯聚丙烯的晶體結(jié)構(gòu)一些聚合物的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)3.聚合物的結(jié)晶形態(tài)及晶胞（2）結(jié)晶聚合物的形態(tài)根據(jù)結(jié)晶條件不同，又可形成多種形態(tài)的晶體：?jiǎn)尉?、球晶、伸直鏈晶片、纖維狀晶片和串晶等。A.聚合物單晶聚乙烯單晶聚甲醛單晶A）聚合物單晶聚乙烯單晶顯微鏡照片聚甲醛單晶顯微鏡照片

單晶：具有一定幾何外形的薄片狀晶體。一般聚合物的單晶只能從極稀溶液（質(zhì)量濃度小于0.01wt%)中緩慢結(jié)晶而成。B）聚合物球晶球晶的生長(zhǎng)過(guò)程：以晶核為中心，從初級(jí)晶核生長(zhǎng)的多層片晶，在缺陷處發(fā)生分叉，形成新的片晶。如此反復(fù)形成對(duì)稱的球晶。直徑從nm—mm一般是由結(jié)晶性聚合物從濃溶液中析出或由熔體冷卻時(shí)形成的。球晶在正交偏光顯微鏡下可觀察到其特有的黑十字消光或帶同心圓的黑十字消光圖象。C）纖維晶和串晶聚乙烯纖維晶的電子顯微鏡照片

纖維狀晶是在流動(dòng)場(chǎng)的作用下使高分子鏈的構(gòu)象發(fā)生畸變，成為沿流動(dòng)方向平行排列的伸展?fàn)顟B(tài)，在適當(dāng)?shù)臈l件下結(jié)晶而成。分子鏈取向與纖維軸平行。聚合物的串晶聚合物串晶是一種類似于串珠式的多晶體。伸直狀為纖維晶附生為片晶D）伸直鏈晶

由完全伸展的分子鏈平行規(guī)整排列而成的小片狀晶體，晶體中分子鏈平行于晶面方向，晶片厚度基本與伸展的分子鏈長(zhǎng)度相當(dāng)。這種晶體主要形成于極高壓力下。聚合物結(jié)晶過(guò)程的特點(diǎn)

聚合物結(jié)晶是高分子鏈從無(wú)序轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻倪^(guò)程，有三個(gè)特點(diǎn)：（1）結(jié)晶必須在玻璃化溫度Tg與熔點(diǎn)Tm之間的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。

聚合物結(jié)晶過(guò)程與小分子化合物相似，要經(jīng)歷晶核形成和晶粒生長(zhǎng)兩過(guò)程。溫度高于熔點(diǎn)Tm，高分子處于熔融狀態(tài)，晶核不易形成；低于Tg，高分子鏈運(yùn)動(dòng)困難，難以進(jìn)行規(guī)整排列，晶核也不能生成，晶粒難以生長(zhǎng)。（2）同一聚合物在同一結(jié)晶溫度下，結(jié)晶速度隨結(jié)晶過(guò)程而變化。

一般最初結(jié)晶速度較慢，中間有加速過(guò)程，最后結(jié)晶速度又減慢。（3）結(jié)晶聚合物結(jié)晶不完善，沒(méi)有精確的熔點(diǎn)，存在熔限。熔限大小與結(jié)晶溫度有關(guān)。結(jié)晶溫度低，熔限寬，反之則窄。這是由于結(jié)晶溫度較低時(shí)，高分子鏈的流動(dòng)性較差，形成的晶體不完善，且各晶體的完善程度差別大，因而熔限寬。聚合物結(jié)晶過(guò)程的影響因素（1）分子鏈結(jié)構(gòu)聚合物的結(jié)晶能力與分子鏈結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，凡分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱（如聚乙烯）、規(guī)整性好（如有規(guī)立構(gòu)聚丙烯）、分子鏈相互作用強(qiáng)（如能產(chǎn)生氫鍵或帶強(qiáng)極性基團(tuán)，如聚酰胺等）的聚合物易結(jié)晶。分子鏈的結(jié)構(gòu)還會(huì)影響結(jié)晶速度，一般分子鏈結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單、對(duì)稱性越高、取代基空間位阻越小、立體規(guī)整性越好，結(jié)晶速度越快。（2）溫度：溫度對(duì)結(jié)晶速度的影響極大，有時(shí)溫度相差甚微，但結(jié)晶速度常數(shù)可相差上千倍（3）應(yīng)力：應(yīng)力能使分子鏈沿外力方向有序排列，可提高結(jié)晶速度。（4）分子量：對(duì)同一聚合物而言，分子量對(duì)結(jié)晶速度有顯著影響。在相同條件下，一般分子量低結(jié)晶速度快，（5）雜質(zhì)：雜質(zhì)影響較復(fù)雜，有的可阻礙結(jié)晶的進(jìn)行，有的則能加速結(jié)晶。能促進(jìn)結(jié)晶的物質(zhì)在結(jié)晶過(guò)程中往往起成核作用（晶核），稱為成核劑。結(jié)晶對(duì)聚合物性能的影響

結(jié)晶使高分子鏈規(guī)整排列，堆砌緊密，因而增強(qiáng)了分子鏈間的作用力，使聚合物的密度、強(qiáng)度、硬度、耐熱性、耐溶劑性、耐化學(xué)腐蝕性等性能得以提高，從而改善塑料的使用性能。但結(jié)晶使高彈性、斷裂伸長(zhǎng)率、抗沖擊強(qiáng)度等性能下降，對(duì)以彈性、韌性為主要使用性能的材料是不利的（高分子的重要特征）。如結(jié)晶會(huì)使橡膠失去彈性，發(fā)生爆裂。非晶態(tài)對(duì)聚合物性能的影響非晶態(tài)結(jié)構(gòu)是一個(gè)比晶態(tài)更為普遍存在的聚集形態(tài)，不僅有大量完全非晶態(tài)的聚合物，而且即使在晶態(tài)聚合物中也存在非晶區(qū)。非晶態(tài)結(jié)構(gòu)包括玻璃態(tài)（性能像玻璃)、橡膠態(tài)(高的彈性）、粘流態(tài)（或熔融態(tài)，液體的狀態(tài)）及結(jié)晶聚合物中的非晶區(qū)（柔韌性有關(guān)）。由于對(duì)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的研究比對(duì)晶態(tài)結(jié)構(gòu)的研究要困難的多，因而對(duì)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)還較粗淺。目前主要有兩種理論模型，即兩相球粒模型和無(wú)規(guī)線團(tuán)模型，兩者尚存爭(zhēng)議，無(wú)定論。結(jié)晶聚合物晶區(qū)與非晶區(qū)密度聚合物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)取向(orientation)：在外力作用下，分子鏈沿外力方向平行排列。聚合物的取向現(xiàn)象包括分子鏈、鏈段的取向以及結(jié)晶聚合物的晶片等沿外力方向的擇優(yōu)排列。未取向的聚合物材料是各向同性的，即各個(gè)方向上的性能相同。而取向后的聚合物材料，在取向方向上的力學(xué)性能得到加強(qiáng)，而與取向垂直的方向上，力學(xué)性能可能被減弱。即取向聚合物材料是各向異性的，即方向不同，性能不同。聚合物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)鏈段取向分子鏈取向聚合物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)折疊鏈的取向不同拉伸聚合物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)用途聚合物的取向一般有兩種方式：?jiǎn)屋S取向：在一個(gè)軸向上施以外力，使分子鏈沿一個(gè)方向取向。如纖維紡絲：再如薄膜的單軸拉伸聚合物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)用途雙軸取向：一般在兩個(gè)垂直方向施加外力。如薄膜雙軸拉伸，使分子鏈取向平行薄膜平面的任意方向。在薄膜平面的各方向的性能相近，但薄膜平面與平面之間易剝離。薄膜的雙軸拉伸取向：聚合物的液晶態(tài)

液晶態(tài)是晶態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化的中間態(tài)，既具有晶態(tài)的有序性（導(dǎo)致各向異性），又具有液態(tài)的連續(xù)性和流動(dòng)性。根據(jù)形成條件的不同分為：

熱致性液晶：受熱熔融形成各向異性熔體；

溶致性液晶：溶于某種溶劑而形成各向異性的溶液。聚合物的液晶態(tài)（1）高分子液晶形成條件

聚合物要形成液晶，必須滿足以下條件：（i）分子鏈具有剛性單元—液晶單元，并且分子的長(zhǎng)度與寬度之比R>10，即分子呈棒狀或扁平狀的構(gòu)象。（ii）分子之間有適當(dāng)?shù)南嗷プ饔?，以維持有序排列，如苯環(huán)或氫鍵等結(jié)構(gòu)；（iii）若形成膽甾型液晶還必須含有不對(duì)稱碳原子。（ⅳ)含有柔性結(jié)構(gòu)單元--烷鏈結(jié)構(gòu)（流動(dòng)性）聚合物的液晶態(tài)（2）高分子液晶的分類

高分子液晶有三種不同的結(jié)構(gòu)類型：近晶型、向列型和膽甾型。近晶型（i）近晶型：棒狀分子通過(guò)垂直于分子長(zhǎng)軸方向的強(qiáng)相互作用，互相平行排列成層狀結(jié)構(gòu)，分子軸垂直于層面。棒狀分子只能在層內(nèi)活動(dòng)。聚合物的液晶態(tài)向列型（ii）向列型：棒狀分子雖然也平行排列，但長(zhǎng)短不一，不分層次，只有一維有序性，在外力作用下發(fā)生流動(dòng)時(shí)，棒狀分子易沿流動(dòng)方向取向，并可流動(dòng)取向中互相穿越。（聚對(duì)苯甲酰胺的二甲基乙酰胺---LiCl溶液、聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺的濃硫酸溶液）聚合物的液晶態(tài)（iii）膽甾型：棒狀分子分層平行排列，在每個(gè)單層內(nèi)分子排列與向列型相似，相鄰兩層中分子長(zhǎng)軸依次有規(guī)則地扭轉(zhuǎn)一定角度，分子長(zhǎng)軸在旋轉(zhuǎn)3600后復(fù)原。兩個(gè)取向相同的分子層之間的距離稱為膽甾型液晶的螺距。聚L-谷氨酸γ芐酯的甲酚溶液膽甾型聚合物的共混

所謂共混聚合物(polymerblend)是通過(guò)簡(jiǎn)單的工藝過(guò)程把兩種或兩種以上的均聚物或共聚物或不同分子量、不同分子量分布的同種聚合物混合而成的聚合物材料，也稱聚合物合金。通過(guò)共混可以獲得原單一組分沒(méi)有的一些新的綜合性能，并且可通過(guò)混合組分的調(diào)配（調(diào)節(jié)各組分的相對(duì)含量）來(lái)獲得適應(yīng)所需性能的材料。共混與共聚的作用相類似，共混是通過(guò)物理的方法把不同性能的聚合物混合在一起；而共聚則是通過(guò)化學(xué)的方法把不同性能的聚合物鏈段連在一起。聚合物的共混通過(guò)共混可帶來(lái)多方面的好處：（1）改善高分子材料的機(jī)械性能；（2）提高耐老化性能；（3）改善材料的加工性能；（4）有利于廢棄聚合物的再利用。共混與共聚相比，工藝簡(jiǎn)單，但共混時(shí)存在相容性問(wèn)題，若兩種聚合物共混時(shí)相容性差，混合程度（相互的分散程度）很差，易出現(xiàn)宏觀的相分離，達(dá)不到共混的目的，無(wú)實(shí)用價(jià)值。第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能7.1高分子的鏈結(jié)構(gòu)7.2高分子的凝集態(tài)結(jié)構(gòu)7.3高分子的分子運(yùn)動(dòng)7.4高分子的力學(xué)性能7.3高分子的分子運(yùn)動(dòng)

分子運(yùn)動(dòng)將材料的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系聯(lián)系起來(lái)，并給予科學(xué)的解釋。聚合物分子運(yùn)動(dòng)的特征聚合物的力學(xué)狀態(tài)和熱轉(zhuǎn)變力學(xué)三態(tài)7.3高分子的分子運(yùn)動(dòng)聚合物分子運(yùn)動(dòng)的特征：1.高分子運(yùn)動(dòng)單元的多重性2.高分子運(yùn)動(dòng)具有時(shí)間依賴性3.高分子運(yùn)動(dòng)的溫度依賴性1.高分子運(yùn)動(dòng)單元的多重性高分子鏈的運(yùn)動(dòng)：分子鏈質(zhì)心的相對(duì)運(yùn)動(dòng)鏈段的運(yùn)動(dòng)鏈節(jié)、側(cè)基等更小單元的運(yùn)動(dòng)----高分子鏈、溫度有關(guān)、快慢等力學(xué)性能2.高分子運(yùn)動(dòng)具有時(shí)間依賴性

在外界條件作用下，物質(zhì)從一個(gè)平衡態(tài)通過(guò)分子運(yùn)動(dòng)變到另一個(gè)平衡狀態(tài)，這種轉(zhuǎn)變不是瞬時(shí)完成的，需要克服運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)單元所受到的大的內(nèi)摩擦力，這個(gè)克服內(nèi)摩擦力的過(guò)程稱為松弛過(guò)程。松弛過(guò)程是一個(gè)緩慢過(guò)程。

X(t)=X0exp(-t/て)X0、X(t)指狀態(tài)，て為松弛時(shí)間3.高分子運(yùn)動(dòng)的溫度依賴性

溫度升高作用有兩個(gè)：增加能量，其二使聚合物體積膨脹，擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)空間。松弛時(shí)間與分子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)：て=て0exp(ΔE/RT)て0為常數(shù)，取決于高分子運(yùn)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)及凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)B.聚合物的力學(xué)狀態(tài)和熱轉(zhuǎn)變

若對(duì)某一非晶態(tài)聚合物試樣施加一恒定外力，觀察試樣在等速升溫過(guò)程中發(fā)生的形變與溫度的關(guān)系，便得到該聚合物試樣的溫度--形變曲線（或稱熱--機(jī)械曲線）。非晶態(tài)聚合物典型的熱--機(jī)械曲線如下圖，存在兩個(gè)斜率突變區(qū)，這兩個(gè)突變區(qū)把熱-機(jī)械曲線分為三個(gè)區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)于三種不同的力學(xué)狀態(tài)，三種狀態(tài)的性能與分子運(yùn)動(dòng)特征各有不同。形變溫度IIIIII非晶態(tài)聚合物的力學(xué)三態(tài)及其轉(zhuǎn)變玻璃態(tài)

在區(qū)域I，溫度低，鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，只有側(cè)基、鏈節(jié)、鏈長(zhǎng)、鍵角等的局部運(yùn)動(dòng)，因此聚合物在外力作用下的形變小，具有虎克彈性行為：形變?cè)谒查g完成，當(dāng)外力除去后，形變又立即恢復(fù)，表現(xiàn)為質(zhì)硬而脆，這種力學(xué)狀態(tài)與無(wú)機(jī)玻璃相似，稱為玻璃態(tài)。玻璃態(tài)溫度形變IIIIII高彈態(tài)

隨著溫度的升高，鏈段運(yùn)動(dòng)逐漸“解凍”，形變逐漸增大；當(dāng)溫度升高到某一程度時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)得以充分發(fā)展，形變發(fā)生突變，進(jìn)入?yún)^(qū)域II；這時(shí)即使在較小的外力作用下，也能迅速產(chǎn)生很大形變；當(dāng)外力除去后，形變又可逐漸恢復(fù)（如何產(chǎn)生的？）。這種受力能產(chǎn)生很大的形變，除去外力后能恢復(fù)原狀的性能稱高彈性，相應(yīng)的力學(xué)狀態(tài)稱高彈態(tài)。溫度形變IIIIII玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)形變溫度IIIIII玻璃態(tài)高彈態(tài)玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)Tg粘流態(tài)粘彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)Tf交聯(lián)聚合物MaMbMb>Ma

當(dāng)溫度升到足夠高時(shí)，在外力作用下，由于鏈段運(yùn)動(dòng)劇烈，導(dǎo)致整個(gè)分子鏈質(zhì)量中心發(fā)生相對(duì)位移，聚合物完全變?yōu)檎承粤黧w，其形變不可逆，這種力學(xué)狀態(tài)稱為粘流態(tài)。非晶態(tài)聚合物的力學(xué)三態(tài)及其轉(zhuǎn)變形變溫度IIIIII玻璃態(tài)高彈態(tài)玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)Tg粘流態(tài)粘彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)Tf交聯(lián)聚合物MaMbMb>Ma玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)稱為聚合物的力學(xué)三態(tài)。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（glasstemperature，以Tg表示）：玻璃態(tài)開(kāi)始向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度稱為。由玻璃態(tài)向高彈態(tài)發(fā)生突變的區(qū)域?yàn)椴ＡЩD(zhuǎn)變區(qū)。粘流溫度（以Tf表示）：高彈態(tài)開(kāi)始向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。其間的形變突變區(qū)域稱為粘彈態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)。分子量越大，Tf越高。交聯(lián)聚合物由于分子鏈間有化學(xué)鍵連接，不能發(fā)生相對(duì)位移，不出現(xiàn)粘流態(tài)。晶態(tài)聚合物的力學(xué)狀態(tài)及其轉(zhuǎn)變

在輕度結(jié)晶的聚合物中，少量的晶區(qū)起類似交聯(lián)點(diǎn)的作用，當(dāng)溫度升高時(shí)，其中非晶區(qū)由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)，可以觀察到Tg的存在，但晶區(qū)的鏈段由于受晶格能的限制難以運(yùn)動(dòng)，使其形變受到限制，整個(gè)材料表現(xiàn)為由于非晶區(qū)的高彈態(tài)而具有一定的韌性，由于晶區(qū)的存在具有一定的硬度,象皮革。形變溫度Tg晶態(tài)聚合物的力學(xué)狀態(tài)及其轉(zhuǎn)變

由于晶區(qū)限制了形變，因此在晶區(qū)熔融之前，聚合物整體表現(xiàn)不出高彈態(tài)。能否觀察到高彈態(tài)取決于非晶區(qū)的Tf是否大于晶區(qū)的Tm。若Tm>Tf，則當(dāng)晶區(qū)熔融后，非晶區(qū)已進(jìn)入粘流態(tài)，不呈現(xiàn)高彈態(tài)；若Tm<Tf，晶區(qū)熔融后，聚合物處于非晶區(qū)的高彈態(tài)，只有當(dāng)溫度>Tf時(shí)才進(jìn)入粘流態(tài)。形變溫度TgTm>TfTm<TfTm高結(jié)晶度（>40%)聚合物C.力學(xué)三態(tài)

1.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

當(dāng)聚合物發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)，其物理性能急劇變化。Tg是聚合物作為塑料使用的最高溫度，橡膠使用的最低溫度。（1）轉(zhuǎn)變機(jī)理：自由體積理論

自由體積理論認(rèn)為聚合物的體積是由兩部分組成：高分子鏈本身所占的體積和高分子鏈間未被占據(jù)的空隙。高分子鏈間未被占據(jù)的空隙稱自由體積。

自由體積是分子鏈進(jìn)行構(gòu)象轉(zhuǎn)變和鏈段運(yùn)動(dòng)所需的活動(dòng)空間。當(dāng)聚合物冷卻時(shí)，自由體積逐漸減小，當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí)，自由體積收縮到最低值，聚合物的鏈段運(yùn)動(dòng)因失去活動(dòng)空間而被凍結(jié)，聚合物進(jìn)入玻璃態(tài)。因此自由體積理論認(rèn)為玻璃化溫度就是使聚合物自由體積達(dá)到某一最低恒定臨界值時(shí)的溫度。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（2）Tg的影響因素

（i）聚合物的結(jié)構(gòu)：Tg是鏈段運(yùn)動(dòng)剛被凍結(jié)的溫度，而鏈段運(yùn)動(dòng)是通過(guò)主鏈單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此Tg與高分子鏈的柔順性相關(guān)，柔順性好，Tg低，柔順性差，Tg高。

具體表現(xiàn)如下：a.主鏈b.側(cè)基或者側(cè)鏈c.分子量d.交聯(lián)a.主鏈

主鏈由飽和單鍵所組成的聚合物，如-C-C-，-C-N-，-C-O-，-Si-O-等，柔順性較好，一般Tg不高：

主鏈中引入孤立雙鍵，可提高分子鏈的柔順性，使Tg降低，如：a.主鏈

主鏈中引入共軛雙鍵、芳環(huán)或芳雜環(huán)，可提高分子鏈的剛性，Tg升高，如：b.側(cè)基或側(cè)鏈

側(cè)基的極性越強(qiáng)，數(shù)目越多，Tg越高，如：

側(cè)基的體積越大、剛性越強(qiáng)，分子鏈的柔順性越差，Tg高，如：b.側(cè)基或側(cè)鏈

柔性側(cè)鏈越長(zhǎng)，分子鏈柔順性越好，Tg越低，如：

如果是對(duì)稱雙取代，可提高分子鏈柔順性，Tg下降，如：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

c.分子量：當(dāng)分子量較低時(shí)，MW↗，Tg↗；當(dāng)分子量足夠大時(shí)，分子量與Tg無(wú)關(guān)。d.交聯(lián)：交聯(lián)度↗，分子鏈運(yùn)動(dòng)受約束的程度↗，分子鏈柔順性↘，Tg↗。

（ii）共聚、共混與增塑

共聚（二元共聚物）：無(wú)規(guī)共聚物的Tg通常介于共聚單體各自均聚物的Tg之間，并可通過(guò)共聚物組成來(lái)連續(xù)改變共聚物的Tg。

嵌段共聚物和接枝共聚物：若兩組分相容只表現(xiàn)出一Tg，若兩組分不相容，表現(xiàn)兩Tg。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度共混：兩組分相容：均相體系，只有一個(gè)Tg，介于兩組分Tg之間；兩組分不相容：出現(xiàn)相分離，具有兩個(gè)Tg，其值分別接近兩組分Tg；兩組分部分相容：相容性愈好，共混物的兩個(gè)Tg愈接近。增塑：聚合物的Tg可通過(guò)加入適宜的增塑劑來(lái)降低。

（iii）外界條件：聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變是一個(gè)松弛過(guò)程，與過(guò)程相關(guān)，因此升溫或冷卻速度、外力的大小及其作用時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)Tg都有影響。測(cè)定Tg時(shí)升溫或降溫速度慢，Tg偏低；外力作用速度快，Tg高；單向外力可促使鏈段運(yùn)動(dòng)，使Tg降低，外力愈大，Tg降低愈明顯。2.聚合物的熔體流動(dòng)

當(dāng)溫度高于非晶態(tài)聚合物的Tf、晶態(tài)聚合物的Tm時(shí)，聚合物變?yōu)榭闪鲃?dòng)的粘流態(tài)或稱熔融態(tài)。熱塑性聚合物的加工成型大多是利用其熔體的流動(dòng)性能。聚合物熔體的流動(dòng)性可用多種指標(biāo)來(lái)表征，其中最常用的是熔融指數(shù)：指在一定的溫度下和規(guī)定負(fù)荷下，10min內(nèi)從規(guī)定直徑和長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管內(nèi)流出的聚合物的熔體的質(zhì)量，用MI表示，單位為g/10min。對(duì)于同種聚合物而言，熔融指數(shù)越大，聚合物熔體的流動(dòng)性越好。但由于不同聚合物的測(cè)定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)條件不同，因此不具可比性。聚合物的熔體流動(dòng)特點(diǎn)（1）粘度大，流動(dòng)性差：這是因?yàn)楦叻肿渔湹牧鲃?dòng)是通過(guò)鏈段的位移來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它不是分子鏈的整體遷移，而是通過(guò)鏈段的相繼遷移來(lái)實(shí)現(xiàn)的，類似蚯蚓的蠕動(dòng)。（2）不符合牛頓流動(dòng)規(guī)律：在流動(dòng)過(guò)程中粘度隨切變速率的增加而下降。（3）熔體流動(dòng)時(shí)伴隨高彈形變：因?yàn)樵谕饬ψ饔孟?，高分子鏈沿外力方向發(fā)生伸展，當(dāng)外力消失后，分子鏈又由伸展變?yōu)榫砬?，使形變部分恢?fù)，表現(xiàn)出彈性行為。影響tf的因素Tf是高彈態(tài)向粘流態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度，是加工成型的下限溫度。受多種因素的影響：（1）分子鏈結(jié)構(gòu)：凡是能提高高分子鏈柔順性的結(jié)構(gòu)因素均可使Tf下降；（2）分子量的影響：Tf是整個(gè)分子鏈開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的溫度，M越大，內(nèi)摩擦力越大，整個(gè)分子鏈向某一方向運(yùn)動(dòng)的阻礙越大，Tf越高。（3）外力大小及其作用時(shí)間：外力↗，Tf↘；外力作用時(shí)間↗，有利粘性流動(dòng)，相當(dāng)于Tf下降。（4）加入增塑劑可降低聚合物的Tf。3.聚合物的耐熱性聚合物的耐熱性包含兩方面：熱穩(wěn)定性—耐熱降解、熱氧化性能；熱變形性—受熱時(shí)外觀尺寸的改變（1）熱穩(wěn)定性：聚合物在高溫條件下可能產(chǎn)生兩種結(jié)果：降解和交聯(lián)。兩種反應(yīng)都與化學(xué)鍵的斷裂有關(guān)，組成聚合物分子的化學(xué)鍵能越大，耐熱穩(wěn)定性越高。為提高耐熱性：

（a）盡量避免分子鏈中弱鍵的存在；

（b）引入梯形結(jié)構(gòu)；

（c）在主鏈中引入Si、P、B、F等雜原子，即合成元素有機(jī)聚合物。聚合物的耐熱性（2）熱變形性：受熱不易變形，能保持尺寸穩(wěn)定性的聚合物必然是處于玻璃態(tài)或晶態(tài)，因此改善聚合物的熱變形性應(yīng)提高其Tg或Tm，必須使分子鏈內(nèi)部及分子鏈之間具有強(qiáng)的相互作用，為此可有以下幾條途徑：

（a）增加結(jié)晶度；

（b）增加分子鏈剛性：引入極性側(cè)基；在主鏈或側(cè)基上引入芳香環(huán)或芳香雜環(huán)；

（c）使分子間產(chǎn)生適度交聯(lián)：交聯(lián)聚合物不熔不溶，只有加熱到分解溫度以上才遭破壞。第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能7.1高分子的鏈結(jié)構(gòu)7.2高分子的凝集態(tài)結(jié)構(gòu)7.3高分子的分子運(yùn)動(dòng)7.4高分子的力學(xué)性能7.4聚合物的力學(xué)性能

聚合物的力學(xué)性能指的是其受力后的響應(yīng)，如形變大小、形變的可逆性及抗破損性能等，這些響應(yīng)可用一些基本的指標(biāo)來(lái)表征。第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能1表征力學(xué)性能的基本指標(biāo)（1）應(yīng)變與應(yīng)力材料在外力作用下，其幾何形狀和尺寸所發(fā)生的變化稱應(yīng)變或形變，通常以單位長(zhǎng)度（面積、體積）所發(fā)生的變化來(lái)表征。

材料在外力作用下發(fā)生形變的同時(shí)，在其內(nèi)部還會(huì)產(chǎn)生對(duì)抗外力的附加內(nèi)力，以使材料保持原狀，當(dāng)外力消除后，內(nèi)力就會(huì)使材料回復(fù)原狀并自行逐步消除。當(dāng)外力與內(nèi)力達(dá)到平衡時(shí)，內(nèi)力與外力大小相等，方向相反。單位面積上的內(nèi)力定義為應(yīng)力。材料受力方式不同，發(fā)生形變的方式亦不同，材料受力方式主要有以下三種基本類型：（i）簡(jiǎn)單拉伸（drawing)：材料受到一對(duì)垂直于材料截面、大小相等、方向相反并在同一直線上的外力作用。第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能拉伸應(yīng)力=F/A0（A0為材料的起始截面積）拉伸應(yīng)變（相對(duì)伸長(zhǎng)率）e=（l-l0）/l0=Dl/l0簡(jiǎn)單拉伸示意圖A0l0lDlAFF

材料在拉伸作用下產(chǎn)生的形變稱為拉伸應(yīng)變，也稱相對(duì)伸長(zhǎng)率（e）。第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能（ii）簡(jiǎn)單剪切(shearing)

材料受到與截面平行、大小相等、方向相反，但不在一條直線上的兩個(gè)外力作用，使材料發(fā)生偏斜。其偏斜角的正切值定義為剪切應(yīng)變（）。A0FF簡(jiǎn)單剪切示意圖

剪切應(yīng)變=tg

剪切應(yīng)力s=F/A0第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能（iii）均勻壓縮（pressurizing)

材料受到均勻壓力壓縮時(shí)發(fā)生的體積形變稱壓縮應(yīng)變（V）。A0材料經(jīng)壓縮以后，體積由V0縮小為V，則壓縮應(yīng)變：

V=（V0-V）/V0=DV/V0第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能材料受力方式除以上三種基本類型外，還有彎曲和扭轉(zhuǎn)。（iv）彎曲（bending)

對(duì)材料施加一彎曲力矩，使材料發(fā)生彎曲。主要有兩種形式：F一點(diǎn)彎曲（1-pointbending）F三點(diǎn)彎曲（3-pointbending）第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能（v）扭轉(zhuǎn)（torsion）：對(duì)材料施加扭轉(zhuǎn)力矩。FF第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能（2）彈性模量是指在彈性形變范圍內(nèi)單位應(yīng)變所需應(yīng)力的大小。是材料剛性的一種表征。分別對(duì)應(yīng)于以上三種材料受力和形變的基本類型的模量如下：

拉伸模量（楊氏模量）E：E=/

剪切模量（剛性模量）G：G=s/

體積模量（本體模量）B：B=p/V（3）硬度：是衡量材料表面承受外界壓力能力的一種指標(biāo)。（4）機(jī)械強(qiáng)度當(dāng)材料所受的外力超過(guò)材料的承受能力時(shí)，材料就發(fā)生破壞。機(jī)械強(qiáng)度是衡量材料抵抗外力破壞的能力，是指在一定條件下材料所能承受的最大應(yīng)力。根據(jù)外力作用方式不同，主要有以下三種：第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能（i）抗張強(qiáng)度衡量材料抵抗拉伸破壞的能力，也稱拉伸強(qiáng)度。厚度d寬度b

在規(guī)定試驗(yàn)溫度、濕度和實(shí)驗(yàn)速度下，在標(biāo)準(zhǔn)試樣上沿軸向施加拉伸負(fù)荷，直至試樣被拉斷。PP

試樣斷裂前所受的最大負(fù)荷P與試樣橫截面積之比為抗張強(qiáng)度t：

t=P/b?d第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能（ii）抗彎強(qiáng)度也稱撓曲強(qiáng)度或彎曲強(qiáng)度?？箯潖?qiáng)度的測(cè)定是在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試樣施加一靜止彎曲力矩，直至試樣斷裂。

設(shè)試驗(yàn)過(guò)程中最大的負(fù)荷為P，則抗彎強(qiáng)度f(wàn)為：f=1.5Pl0/bd2Pdbl0/2l0/2抗彎強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn)示意圖第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能（iii）沖擊強(qiáng)度（impactstength)（i）沖擊強(qiáng)度也稱抗沖強(qiáng)度,定義為試樣受沖擊負(fù)荷時(shí)單位截面積所吸收的能量。是衡量材料韌性的一種指標(biāo)。測(cè)定時(shí)基本方法與抗彎強(qiáng)度測(cè)定相似，但其作用力是運(yùn)動(dòng)的，不是靜止的。

試樣斷裂時(shí)吸收的能量等于斷裂時(shí)沖擊頭所做的功W，因此沖擊強(qiáng)度為：i=

W/bd沖擊強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn)示意圖沖擊頭，以一定速度對(duì)試樣實(shí)施沖擊Pbl0/2l0/2d第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能2.玻璃態(tài)聚合物的屈服與斷裂

玻璃態(tài)聚合物被拉伸時(shí)，典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如右圖：在曲線上有一個(gè)應(yīng)力出現(xiàn)極大值的轉(zhuǎn)折點(diǎn)B，叫屈服點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱屈服應(yīng)力（y

）；xB應(yīng)變應(yīng)力ebby玻璃態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

在屈服點(diǎn)之前，應(yīng)力與應(yīng)變基本成正比（虎克彈性），經(jīng)過(guò)屈服點(diǎn)后，即使應(yīng)力不再增大，但應(yīng)變?nèi)员３忠欢ǖ纳扉L(zhǎng)；當(dāng)材料繼續(xù)被拉伸時(shí)，將發(fā)生斷裂，材料發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力稱斷裂應(yīng)力（b

），相應(yīng)的應(yīng)變稱為斷裂伸長(zhǎng)率（eb）。第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能

材料在屈服點(diǎn)之間發(fā)生的斷裂稱為脆性斷裂；在屈服點(diǎn)后發(fā)生的斷裂稱為韌性斷裂。在屈服點(diǎn)后出現(xiàn)的較大應(yīng)變?cè)谝迫ネ饬笫遣荒軓?fù)原的。但是如果將試樣溫度升到其Tg附近，該形變則可完全復(fù)原，因此它在本質(zhì)上仍屬高彈形變，并非粘流形變，是由高分子的鏈段運(yùn)動(dòng)所引起的。－－強(qiáng)迫高彈形變

第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能xB應(yīng)變應(yīng)力ebby玻璃態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

原因在于在外力的作用下，玻璃態(tài)聚合物中本來(lái)被凍結(jié)的鏈段被強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)，使高分子鏈發(fā)生伸展，產(chǎn)生大的形變。但由于聚合物仍處于玻璃態(tài)，當(dāng)外力移去后，鏈段不能再運(yùn)動(dòng)，形變也就得不到恢復(fù)原，只有當(dāng)溫度升至Tg附近，使鏈段運(yùn)動(dòng)解凍，形變才能復(fù)原。這種大形變與高彈態(tài)的高彈形變?cè)诒举|(zhì)上是相同的，都是由鏈段運(yùn)動(dòng)所引起。第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能強(qiáng)迫高彈形變產(chǎn)生的原因

根據(jù)材料的力學(xué)性能及其應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征，可將非晶態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線大致分為六類：

（1）材料硬而脆：在較大應(yīng)力作用下，材料僅發(fā)生較小的應(yīng)變，并在屈服點(diǎn)之前發(fā)生斷裂，具有高的模量和抗張強(qiáng)度，但受力呈脆性斷裂，沖擊強(qiáng)度較差。es（1）（2）es第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能（2）材料硬而強(qiáng)：在較大應(yīng)力作用下，材料發(fā)生較小的應(yīng)變，在屈服點(diǎn)附近斷裂，具高模量和抗張強(qiáng)度es（4）（4）材料軟而韌：模量低，屈服強(qiáng)度低，斷裂伸長(zhǎng)率大，斷裂強(qiáng)度較高，可用于要求形變較大的材料。es（3）第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能（3）材料強(qiáng)而韌：具高模量和抗張強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率較大，材料受力時(shí)，屬韌性斷裂。以上三種聚合物由于強(qiáng)度較大，適于用做工程塑料。es（5）es（6）（5）材料軟而弱：模量低，屈服強(qiáng)度低，中等斷裂伸長(zhǎng)率。如未硫化的天然橡膠。

（6）材料弱而脆：一般為低聚物，不能直接用做材料。附：強(qiáng)與弱從斷裂強(qiáng)度sb比較；硬與軟從模量E（s/e）比較；脆與韌則可從斷裂伸長(zhǎng)率比較。第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能3.晶態(tài)聚合物的拉伸

晶態(tài)聚合物在單向拉伸時(shí)典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如下圖：Yes第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能

未經(jīng)拉伸的晶態(tài)聚合物中，其微晶排列是雜亂的，拉伸使得晶軸與外力方向不同的微晶熔化，分子鏈沿外力方向取向再重排結(jié)晶，使得取向在熔點(diǎn)以下不能復(fù)原，因之產(chǎn)生的形變也不能復(fù)原，但加熱到熔點(diǎn)附近形變能復(fù)原，因此晶態(tài)聚合物的大形變本質(zhì)上也屬高彈性。

玻璃態(tài)和晶態(tài)聚合物的拉伸過(guò)程本質(zhì)上都屬高彈形變，但其產(chǎn)生高彈形變的溫度范圍不同，而且在玻璃態(tài)聚合物中拉伸只使分子鏈發(fā)生取向，而在晶態(tài)聚合物中拉伸伴隨著聚集態(tài)的變化，包含結(jié)晶熔化、取向、再結(jié)晶。第七章聚合物的結(jié)構(gòu)與性能4.聚合物強(qiáng)度的影響因素（1）有利因素

（i）聚合物自身的結(jié)構(gòu)：主鏈中引入芳雜環(huán)，可增加鏈的剛性，分子鏈易于取向，強(qiáng)度增加；適度交聯(lián)，有利于強(qiáng)度的提高。（ii）結(jié)晶和取向：結(jié)晶和取向可使分子鏈規(guī)整排列，增加強(qiáng)度，但結(jié)晶度過(guò)高，可導(dǎo)致抗沖強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率降低，使材料變脆。（iii）共聚和共混：共聚和共混都可使聚合物綜合兩種以上均聚物的性能，可有目的地提高聚合物的性能。（iv）材料復(fù)合：聚合物的強(qiáng)度可通過(guò)在聚合