项目 5　　课件一

拉伸与取向

§3-4 　高聚物的取向态结构一、取向的机理与特征　　☆取向的机理　　取向是指非晶高聚物的分子链段或整个高分子链，

结晶高聚物的晶带、晶片、晶粒等，在外力作用下，沿外力作用的方向进行有序排列的现象。

　　 ☆工业取向的方法　　 纤维制品：通过单轴拉伸实现单轴取向。　　 薄膜制品：通过双轴拉伸实现双轴取向。

§3-4 　高聚物的取向态结构

薄膜双轴拉伸示意图纤维单轴拉伸示意图

un+1>un

§3-4 　高聚物的取向态结构☆取向的目的　　增加拉伸方向上的强度。☆取向与结晶的异同

相同点

高分子链排列有序化

取向是使高分子链“单向”或“双向”有序化。取向后的结构是外力强迫形成的相对稳定或不稳定的结构。

结晶是使高分子链“三维空间”或“三向”有序化。结晶后的结构是稳定的结构。

取向与结晶的相互关系

能结晶肯定能取向，但能取向不一定能结晶。

§3-4 　高聚物的取向态结构☆取向的特征　　

二、取向过程　　☆非晶态非交联高聚物的取向过程

　　☆非晶态交联高聚物的取向过程

取向的特征存在链段与高分子链两种取向单元取向是一个松弛过程存在取向与解取向的平衡

(a) (b)

高分子链的取向状态(a) 高分子链不取向，链段取向

(b) 高分子链取向，链段不取向

低拉伸 高拉伸

拉伸前低取向 高取向

分 子 链 无 规 排列

分子链沿拉伸方向伸展并排成单向有序的取向态

伸长

回缩

§3-4 　高聚物的取向态结构☆晶态高聚物的取向过程

三、高聚物取向态结构与各向异向性

　　取向度　取向程度可以用 X- 射线衍射、光双折射、红外二色性、小角光散射、偏振荧光等方法测定。

低取向 高取向

结晶作用 单轴拉伸 双轴拉伸

非晶态 未取向的晶态 单轴取向单轴取向 双轴取向

项目 5　　课件二

等速拉伸曲线

§6-1 　材料的力学概念●常见的材料力学术语

材料力学术语

外力（ external force ） 内力（） 应力（ stress ） 应变（ strain ） 形变（） 强度（ strength ） 泊松比（ Poisson’s ratio ） 模量（ module ） 柔量（） 抗张强度（ tensile strength ） 抗弯强度（ flexural strength ） 抗冲击强度（ impact strength ） 硬度（ hardness ） 回弹性（ resilience ） 韧性（ tenacity ） 疲劳（ fatigue life ）

§6-1 　材料的力学概念1、外力（负荷）　　对材料所施加的使材料形变的力。如拉力、压力、剪切、扭转、弯曲等。2、内力　　指材料为反抗外力，使材料保持原状所具有的力。如回缩力。3、形变　　一般是指材料爱力后产生的绝对形变值。如 ΔX 、 ΔY 、 ΔZ 等；　　相对形变值如 ΔX/X 、 ΔY/Y 、 ΔZ/Z 等。4、应力（σ）　　单位面积所受的力。用 表示。5、应变（ γ或 ε）　　在应力作用下单位长度（或单位面积或单位体积）所发生的形变。6、强度　　在一定条件下，材料所能承受的最大应力。7、泊松比μ

x

z

x

y

§6-1 　材料的力学概念8、模量（ E）　　引起单位应变所需要的应力，形式有拉伸模量、压缩模量、剪切模量、扭转模量、弯曲模量等。9、柔量（ J）　　模量的倒数。10、拉伸强度　　在规定温度、湿度和加载速度下，试样沿轴向方向拉伸直至被拉断为止，断裂前试样承受的最大载荷与试样截面积之比。11、挠曲强度　　在规定条件下对标准试样施加静弯曲力矩，取试样断裂前的最大载荷计算的强度。12、抗冲击强度　　试样受冲击而破裂时的单体体积所吸收的能量。14、硬度、回弹性、韧性及疲劳

§6-2 　等速拉伸及应力 -应变曲线一、非晶态高聚物的应力 -应变曲线　　●拉伸的工业应用　　为增加纤维的拉伸强度而进行单轴拉伸；为增加塑料薄膜的强度而进行双轴拉伸。　　●线型非晶态高聚物的应力 -应变曲线　　拉伸过程高分子链的三种运动情况：　　▲弹性形变（开始～ A点）　　应变随应力的增加而增大，服从虎克定律，具有普弹性能；运动单元为键长、键角。对应　为弹性伸长极限。　　▲强迫高弹形变（ A点～ B点）　　中间经过屈服点 Y ，对应的　表示高聚物材料对抗永久形变的能力；形变能力 300% ～ 1000% ，并且可逆；运动单元为链段。　　▲黏流形变（ B点后）　　形变为不可逆（永久形变）；运动单元为链段、大分子链。　　●非晶态高聚物的六种应力 -应变曲线与使用的关系

应变

应力

YA B

AYB

AY

B

A- 弹性极限； Y- 屈服点； B- 断裂点

§6-2 　等速拉伸及应力 -应变曲线▲可以作为工程塑料的高聚物

△材料硬而脆　刚性制品，不宜冲击，能承受静压力

　　　　　　　典型实例：酚醛塑料制品

△材料硬而强　高模量高抗张，断裂伸长小或无屈服

　　　　　　　典型实例： PVC 硬制品

△材料硬而韧　高模量高抗张，断裂伸长大，有屈服

　　　　　　　典型实例：聚碳酸酯制品

§6-2 　等速拉伸及应力 -应变曲线▲可以作为形变较大的材料

▲无使用价值的材料

△材料软而韧　低模量低屈服，断裂伸长率及强度大

　　　　　　　典型实例：硫化橡胶、 LDPE 制品

△材料软而弱　低模量低强度，断裂伸长率中等

　　　　　　　典型实例：未硫化天然橡胶

△材料弱而脆　一般为低聚物

§6-2 　等速拉伸及应力 -应变曲线二、未取向的晶态高聚物的应力 -应变曲线

三、不同温度下的高聚物应力 -应变曲线

O

Y

N D

BOY段YN段 ND段 DB段D点

OY段

YN段

ND段

D点

DB段

试样形状变化

12

3

45 6 7

8

9

非晶态高聚物不同温度下的应力 - 应变曲线

1 ， 2- 温度低于脆性温度，材料处于硬玻璃态，无强迫高弹性3 ， 4 ， 5- 温度处于脆性温度与玻璃化温度之间，为软玻璃态6 ， 7 ， 8- 温度处于玻璃化温度与黏流温度之间，为高弹态

9- 温度处于黏流温度以上，为黏流态

§6-2 　等速拉伸及应力 -应变曲线

四、影响强度的因素

12

34 5

6

7

晶态高聚物不同温度下的应力 - 应变曲线

1 ， 2- 温度低于脆性温度，拉伸行为类似弹性固体

3 ， 4 ， 5- 温度介于脆性温度与玻璃温度期间，为软玻璃态

3 ， 4 ， 5- 温度介于 Tb 与 Tg 之间，为软玻璃态，行为类似强迫高弹性3 ， 4 ， 5- 温度较高，低于熔点，拉伸行为类似非晶态橡胶

影响强度的因素

低分子掺合物对强度的影响相对分子质量对强度的影响

交联、结晶、取向对强度的影响填充物对强度的影响材料中缺陷对强度的影响材料中缺陷对强度的影响

§6-3 　影响强度的因素

影响强度的因素

低分子掺合物对强度的影响

相对分子质量对强度的影响

交联、结晶、取向对强度的影响

填充物对强度的影响

材料中缺陷对强度的影响

材料中缺陷对强度的影响