1、College of Materials Science and EngineeringLiaocheng University 聚合物的力學性能是其受力后的響應，如形變大小、形變的聚合物的力學性能是其受力后的響應，如形變大小、形變的可逆性及抗破損性能等。可逆性及抗破損性能等。在不同條件下聚合物表現出的力學行為：在不同條件下聚合物表現出的力學行為：強度強度：材料所能承受的最大載荷，表征了材料的受力極限，在材料所能承受的最大載荷，表征了材料的受力極限，在實際應用中具有重要的意義。實際應用中具有重要的意義。包括抗張強度、沖擊強度、彎曲強度、壓縮強度、硬度。包括抗張強度、沖擊強度、彎曲強度、壓縮強度

2、、硬度。小外力作用下聚合物表現為：高彈性、粘彈性和流動性小外力作用下聚合物表現為：高彈性、粘彈性和流動性本章的主要內容本章的主要內容聚合物的塑性和屈服聚合物的塑性和屈服聚合物的屈服機理聚合物的屈服機理聚合物的斷裂與強度聚合物的斷裂與強度厚度厚度d d寬寬度度b bP P圖圖1 Instron 5569電子萬能材料試驗機電子萬能材料試驗機（electronic material testing system）實驗條件：一定溫度下；試樣在大外力實驗條件：一定溫度下；試樣在大外力F的作用下以一定拉伸速率拉伸。的作用下以一定拉伸速率拉伸。 溫度：非晶態聚合物溫度：非晶態聚合物Tb-Tg 8 8.1聚合

3、物的塑性和屈服聚合物的塑性和屈服 注意細頸注意細頸現象現象AAEAYBYielding point 屈服點屈服點Point of elastic limit 彈性極限點彈性極限點Breaking point 斷裂點斷裂點ABAYBStrain softening 應變軟化Cold drawing 冷拉Strain hardening 應變硬化應變硬化 8.1.1 8.1.1 聚合物的塑性和屈服聚合物的塑性和屈服一、典型非晶態聚合物的拉伸應力一、典型非晶態聚合物的拉伸應力- -應變曲線應變曲線ABY你能解你能解釋嗎？釋嗎？彈性形變彈性形變屈服屈服應變軟化應變軟化應變硬化應變硬化斷裂斷裂從分子運動

4、機理解釋形變過程從分子運動機理解釋形變過程 YBCD冷拉冷拉OAAE彈性形變區，從直線的斜率可以求出楊氏模量，從分子機理彈性形變區，從直線的斜率可以求出楊氏模量，從分子機理來看，這一階段的普彈性是由于高分子的鍵長、鍵角和小的運來看，這一階段的普彈性是由于高分子的鍵長、鍵角和小的運動單元的變化引起的動單元的變化引起的,移去外力后這部分形變會立即完全恢復，不移去外力后這部分形變會立即完全恢復，不留下任何永久形變。留下任何永久形變。彈性形變區AAE屈服（屈服（yield，又稱應變軟化點）點，超過了此點，凍結的，又稱應變軟化點）點，超過了此點，凍結的鏈段開始運動。材料發生屈服，試樣的截面出現鏈段開始運

5、動。材料發生屈服，試樣的截面出現“細頸細頸”。此。此后隨應變增大，應力不再增加反而有所下降后隨應變增大，應力不再增加反而有所下降應變軟化。應變軟化。Y點以后，試樣呈現塑性行為點以后，試樣呈現塑性行為(塑性形變塑性形變)。細頸細頸:屈服時，試樣出現的局部變細的現象。屈服時，試樣出現的局部變細的現象。AAE強迫高彈形變區（冷拉階段），隨拉伸不斷進行，細頸沿試樣強迫高彈形變區（冷拉階段），隨拉伸不斷進行，細頸沿試樣不斷擴展直到整個試樣都變成細頸，材料出現較大變形。強迫高不斷擴展直到整個試樣都變成細頸，材料出現較大變形。強迫高彈形變本質上與高彈形變一樣，是鏈段的運動，但它是在外力作彈形變本質上與高彈形

6、變一樣，是鏈段的運動，但它是在外力作用下發生的。此時停止拉伸，去除外力形變不能恢復，但試樣加用下發生的。此時停止拉伸，去除外力形變不能恢復，但試樣加熱到熱到Tg以上的溫度時，將試樣進行退火處理，形變才可以緩慢恢以上的溫度時，將試樣進行退火處理，形變才可以緩慢恢復。復。強迫高彈形變產生的原因強迫高彈形變產生的原因或或玻璃態下鏈段的運動是如何發生的？玻璃態下鏈段的運動是如何發生的？材料常數鏈段運動活化能EkTE exp0 松弛時間與應力的關系：松弛時間與應力的關系：由上式可見，由上式可見， 越大，越大， 越小，即外力降低了鏈段在外越小，即外力降低了鏈段在外力作用方向上的運動活化能，力作用方向上的運

7、動活化能，因而縮短了沿力場方向的松因而縮短了沿力場方向的松弛時間，當應力增加致使鏈段運動松弛時間減小到與外力弛時間，當應力增加致使鏈段運動松弛時間減小到與外力作用時間同一數量級時，使得在玻璃態被凍結的鏈段能越作用時間同一數量級時，使得在玻璃態被凍結的鏈段能越過勢壘而運動。鏈段開始由蜷曲變為伸展，產生強迫高彈過勢壘而運動。鏈段開始由蜷曲變為伸展，產生強迫高彈變形。變形。 也就是在也就是在外力外力的作用下，的作用下， 如同升高溫度一樣，對鏈段運動如同升高溫度一樣，對鏈段運動起到某種起到某種“活化活化”作用。非晶聚合物中本來被凍結的鏈段被強作用。非晶聚合物中本來被凍結的鏈段被強迫運動，使高分子鏈發生

8、伸展，產生大的形變。但由于聚合物迫運動，使高分子鏈發生伸展，產生大的形變。但由于聚合物仍處于玻璃態，當外力移去后，鏈段不能再運動，形變也就得仍處于玻璃態，當外力移去后，鏈段不能再運動，形變也就得不到回復，只有當溫度升至不到回復，只有當溫度升至T Tg g以上，使鏈段運動解凍，形變才以上，使鏈段運動解凍，形變才能復原。能復原。 處于玻璃態的非晶聚合物在拉伸過程中處于玻璃態的非晶聚合物在拉伸過程中屈服點后屈服點后產生產生的較大應變，移去外力后形變不能回復。若將試樣溫度的較大應變，移去外力后形變不能回復。若將試樣溫度升到其升到其T Tg g以上，該形變則可完全回復，因此它在以上，該形變則可完全回復，

9、因此它在本質上本質上仍屬高彈形變仍屬高彈形變，并非粘流形變，是由高分子的，并非粘流形變，是由高分子的鏈段運動鏈段運動所引起的。所引起的。 這種形變稱為這種形變稱為強迫高彈形變又稱塑性形變強迫高彈形變又稱塑性形變強迫高彈形變的定義強迫高彈形變的定義相同點： 玻璃態聚合物在大應力條件下發生的這種高彈形變本質上與橡膠態聚合物的高彈形變是相同的，它們都是由鏈段運動所導致的高彈形變。討論玻璃態聚合物的強迫高彈形變和橡膠高彈形變的異同討論玻璃態聚合物的強迫高彈形變和橡膠高彈形變的異同：不同點：（1）橡膠的高彈形變發生在Tg溫度以上（橡膠態），鏈段本身就具有了運 動能力；因此在小應力下就可以發生大形變；（2

10、）橡膠的高彈形變當外力去除后可以自動回復。（3）玻璃態聚合物的高彈形變發生在Tg溫度以下（玻璃態），鏈段本身不 具備運動能力，只是在很大的應力下使鏈段的運動解凍了，才可以發 生大形變，而且這種大形變只有當加熱到Tg溫度以上時才可以回復。 AAE應變（取向）硬化區，在應力的持續作用下，大量的鏈段應變（取向）硬化區，在應力的持續作用下，大量的鏈段開始運動，并沿外力方向取向，使材料產生大變形，鏈段的開始運動，并沿外力方向取向，使材料產生大變形，鏈段的運動和取向最后導致了分子鏈取向排列，使強度提高。因此運動和取向最后導致了分子鏈取向排列，使強度提高。因此只有進一步增大應力才使應變進一步發展，所以應力又

11、一次只有進一步增大應力才使應變進一步發展，所以應力又一次上升上升“應變硬化應變硬化”。AAE斷裂斷裂試樣均勻形變，最后應力超過了材料的斷裂強度，試樣均勻形變，最后應力超過了材料的斷裂強度，試樣發生斷裂。試樣發生斷裂。ConclusionConclusion： 典型非晶態聚合物拉伸時形變經歷普彈形變、應變軟化典型非晶態聚合物拉伸時形變經歷普彈形變、應變軟化（屈服）、塑性形變（屈服）、塑性形變(plastic deformation(plastic deformation ) )（強迫高彈形強迫高彈形變變）、應變硬化四個階段。）、應變硬化四個階段。應力應力-應變曲線描述了材料在大外力作用下的形變規

12、律。應變曲線描述了材料在大外力作用下的形變規律。 聚合物的屈服強度聚合物的屈服強度（Y Y點強度）點強度）聚合物的屈服伸長率聚合物的屈服伸長率（Y點伸長率）點伸長率） 聚合物的楊氏模量聚合物的楊氏模量（OAOA段斜率）段斜率） 聚合物的斷裂強度聚合物的斷裂強度（B B點強度）點強度） 聚合物的斷裂伸長率聚合物的斷裂伸長率（B B點伸長率）點伸長率） 聚合物的斷裂韌性聚合物的斷裂韌性（曲線下面積）（曲線下面積）從曲線上可得評價聚合物力學性能的參數從曲線上可得評價聚合物力學性能的參數: :(1) (1) 溫度溫度a: TTg 0 脆斷脆斷b: TTg 050 屈服后斷屈服后斷c: TTg 幾十度幾

13、十度 5070 韌斷韌斷d: Tg以上以上 70 無屈服無屈服 TTExample-PVC二、影響聚合物應力二、影響聚合物應力-應變曲線的因素應變曲線的因素溫度升高，材料逐步變軟變韌，斷裂強度下降，溫度升高，材料逐步變軟變韌，斷裂強度下降，斷裂伸長率增加；斷裂伸長率增加； 溫度下降，材料逐步變硬變脆，斷裂強度增加，溫度下降，材料逐步變硬變脆，斷裂強度增加，斷裂伸長率減小斷裂伸長率減小(2) (2) 應變速率應變速率.4.3.2.1Strain rate速度速度速度速度即即增加增加應變速率應變速率與與降低溫度降低溫度的效應是的效應是等效的。等效的。 這兩種不同的脆這兩種不同的脆-韌轉變方式給我們

14、以啟發，告訴我們韌轉變方式給我們以啟發，告訴我們材料增韌改性并非一定要以犧牲強度為代價。設計恰當材料增韌改性并非一定要以犧牲強度為代價。設計恰當的方法，就有可能在增韌的同時，保持或提高材料的強的方法，就有可能在增韌的同時，保持或提高材料的強度，實現既增韌又增強。塑料的非彈性體增韌改性技術度，實現既增韌又增強。塑料的非彈性體增韌改性技術就是由此發展起來的（后詳，就是由此發展起來的（后詳，P249P249）。）。 比較圖比較圖7-4和和7 7-7可以發現，可以發現，升高環境溫度和升高環境壓升高環境溫度和升高環境壓力都能使高分子材料發生脆力都能使高分子材料發生脆-韌轉變。但兩種脆韌轉變。但兩種脆-韌

15、轉變方韌轉變方式有很大差別。式有很大差別。兩種脆兩種脆-韌轉變方式韌轉變方式 升高溫度使材料變韌，但其拉伸強度明顯下降。升高溫度使材料變韌，但其拉伸強度明顯下降。 升高環境壓力則在使材料變韌的同時，強度也得到提高，升高環境壓力則在使材料變韌的同時，強度也得到提高，材料變得強而韌。材料變得強而韌。(3) (3) 環境壓力環境壓力 結晶聚合物的應力應變曲線結晶聚合物的應力應變曲線OA- -普彈形變普彈形變YN屈服，縮頸（應變變大，應力屈服，縮頸（應變變大，應力下降）下降）ND強迫高彈形變強迫高彈形變DB- -細頸化試樣重新被均勻拉伸，細頸化試樣重新被均勻拉伸，應變隨應力增加應變硬化應變隨應力增加應

16、變硬化 一、晶態聚合物在單向拉伸時典型的應力一、晶態聚合物在單向拉伸時典型的應力- -應變曲線應變曲線NYDBAO應應力力應變應變8.1.28.1.2晶態聚合物的應力一應變曲線晶態聚合物的應力一應變曲線 冷拉伸也屬于強迫高彈形變，但兩者的微觀機理不盡相同。冷拉伸也屬于強迫高彈形變，但兩者的微觀機理不盡相同。結結晶聚合物從遠低于玻璃化溫度直到熔點附近一個很大溫區內都晶聚合物從遠低于玻璃化溫度直到熔點附近一個很大溫區內都能發生冷拉伸能發生冷拉伸。在微觀上，冷拉伸由于應力作用使原有的結晶。在微觀上，冷拉伸由于應力作用使原有的結晶結構破壞，球晶、片晶被拉開分裂成更小的結晶單元，分子鏈結構破壞，球晶、片

17、晶被拉開分裂成更小的結晶單元，分子鏈從晶體中被拉出、伸直，沿著拉伸方向排列。從晶體中被拉出、伸直，沿著拉伸方向排列。由之產生的形變由之產生的形變也不能復原，但加熱到熔點附近形變能部分復原也不能復原，但加熱到熔點附近形變能部分復原，因此晶態聚，因此晶態聚合物的大形變本質上也屬高彈形變。合物的大形變本質上也屬高彈形變。 玻璃態聚合物的拉伸與結晶聚合物的拉伸相似之處玻璃態聚合物的拉伸與結晶聚合物的拉伸相似之處： 即兩種拉伸過程均經歷彈性變形、屈服、強迫高彈形變以及即兩種拉伸過程均經歷彈性變形、屈服、強迫高彈形變以及應變硬化、斷裂階段，其中強迫高彈形變在室溫時都不能自應變硬化、斷裂階段，其中強迫高彈形

18、變在室溫時都不能自發回復，而加熱后則產生回復，本質上兩種拉伸過程造成的發回復，而加熱后則產生回復，本質上兩種拉伸過程造成的大形變都是大形變都是鏈段運動所導致鏈段運動所導致高彈形變。高彈形變。該現象通常稱為該現象通常稱為“冷冷拉拉”。 兩種拉伸過程又有區別：兩種拉伸過程又有區別： 即產生冷拉的溫度范圍不同，玻璃態聚合物的冷拉溫度區即產生冷拉的溫度范圍不同，玻璃態聚合物的冷拉溫度區間是間是T Tb b到到TgTg，而結晶聚合物則為，而結晶聚合物則為TgTg至至TmTm；另一差別在于玻璃；另一差別在于玻璃態聚合物在冷拉過程中聚集態結構的變化比晶態聚合物簡單態聚合物在冷拉過程中聚集態結構的變化比晶態聚

19、合物簡單得多，它只發生分子鏈的取向，并不發生相變，而后者尚包得多，它只發生分子鏈的取向，并不發生相變，而后者尚包含有含有結晶的破壞，取向和再結晶等過程。結晶的破壞，取向和再結晶等過程。 注意：（冷拉）強迫高彈形變，對于非晶聚合物，主要注意：（冷拉）強迫高彈形變，對于非晶聚合物，主要是鏈段取向；對于結晶聚合物，主要是晶粒的變形。是鏈段取向；對于結晶聚合物，主要是晶粒的變形。 這與兩種拉伸過程造成的大形變都是這與兩種拉伸過程造成的大形變都是鏈段運動所導致鏈段運動所導致高高彈形變并不矛盾。彈形變并不矛盾。(1) (1) 球晶大小球晶大小二、影響晶態聚合物應力二、影響晶態聚合物應力-應變曲線的因素應變

20、曲線的因素聚丙烯應力聚丙烯應力-應變曲線與球晶尺寸的關系應變曲線與球晶尺寸的關系表表7-3 聚丙烯拉伸性能與球晶尺寸的關系聚丙烯拉伸性能與球晶尺寸的關系球晶尺寸球晶尺寸 /拉伸強度拉伸強度 / MPa斷裂伸長率斷裂伸長率 / 1030.050010022.52520012.525 均勻小球晶能使材料的強度、伸長率、模量和韌性得到均勻小球晶能使材料的強度、伸長率、模量和韌性得到提高，而大球晶將使斷裂伸長和韌性下降。提高，而大球晶將使斷裂伸長和韌性下降。 大量的均勻小球晶分布在材料內，起到類似交聯點作用，大量的均勻小球晶分布在材料內，起到類似交聯點作用，使材料應力使材料應力-應變曲線由軟而弱型轉為

21、軟而韌型，甚至轉為有應變曲線由軟而弱型轉為軟而韌型，甚至轉為有屈服的硬而韌型（見上圖）屈服的硬而韌型（見上圖） 因此改變結晶歷史，如采用淬火，或添加成核劑，如在聚因此改變結晶歷史，如采用淬火，或添加成核劑，如在聚丙烯中添加草酸酞作為晶種，都有利于均勻小球晶生成，從丙烯中添加草酸酞作為晶種，都有利于均勻小球晶生成，從而可以提高材料強度和韌性。而可以提高材料強度和韌性。(2) (2) 結晶度結晶度一般影響規律是：一般影響規律是： 1）隨著結晶度上升，材料的屈服強度、斷裂強度、硬度、）隨著結晶度上升，材料的屈服強度、斷裂強度、硬度、彈性模量均提高，但斷裂伸長率和韌性下降。這是由于結晶彈性模量均提高，

22、但斷裂伸長率和韌性下降。這是由于結晶使分子鏈排列緊密有序，孔隙率低，分子間作用增強所致。使分子鏈排列緊密有序，孔隙率低，分子間作用增強所致。表表7-2 聚乙烯的斷裂性能與結晶度的關系聚乙烯的斷裂性能與結晶度的關系結晶度結晶度 / 65758595斷裂強度斷裂強度 /14.4182540斷裂伸長率斷裂伸長率 / 50030010020MPa8.1.3 8.1.3 取向聚合物的應力取向聚合物的應力- -應變曲線應變曲線 聚合物材料在取向方向上的強度隨取向程度的增聚合物材料在取向方向上的強度隨取向程度的增加而很快增大，此時，分子量和結晶度的影響較加而很快增大，此時，分子量和結晶度的影響較小，性能主要

23、小，性能主要由取向狀況所決定由取向狀況所決定。高度取向時，。高度取向時，垂直于取向方向上材料的強度很小，垂直于取向方向上材料的強度很小，容易開裂容易開裂。 取向方向上，材料的模量也增大。通常，平行方取向方向上，材料的模量也增大。通常，平行方向上模量比未取向時增大很多，而在垂直方向上向上模量比未取向時增大很多，而在垂直方向上模量與未取向時模量與未取向時差別不大差別不大。 雙軸取向時雙軸取向時，在該雙軸構成的平面內，性能不像，在該雙軸構成的平面內，性能不像單軸取向那樣有薄弱的方向。為此，利用雙軸取單軸取向那樣有薄弱的方向。為此，利用雙軸取向，可以向，可以改進材料的性能。改進材料的性能。8.1.4

24、8.1.4 應力一應變曲線類型應力一應變曲線類型“軟軟”和和“硬硬”用于區分模量的低或高，用于區分模量的低或高，“弱弱”和和“強強”是指強是指強度的大小，度的大小，“脆脆”是指無屈服現象而且斷裂伸長很小，是指無屈服現象而且斷裂伸長很小，“韌韌”是是指其斷裂伸長和斷裂應力都較高的情況，有時可將斷裂功作為指其斷裂伸長和斷裂應力都較高的情況，有時可將斷裂功作為“韌性韌性”的標志。的標志。按照按照拉伸過程中屈服點的表現、伸長率大小以拉伸過程中屈服點的表現、伸長率大小以及斷裂情況，及斷裂情況，Carswell和和Nason將其大致分為五種類型，即：硬而將其大致分為五種類型，即：硬而脆；硬而強；強而韌；軟

25、而韌；軟而弱。見脆；硬而強；強而韌；軟而韌；軟而弱。見圖圖表表1 1 五種應力五種應力- -應變曲線的特征應變曲線的特征類型模量拉伸強度屈服點伸長率曲線下面積實例硬而脆高中無小（2%2%）小PSPS、PMMAPMMA、酚醛硬而強高高斷裂點附近中（5%5%）中硬質PVCPVC強而韌高高高大100%100%大PA66PA66、PCPC、POMPOM軟而韌低中無很大1000%1000%大軟質PVCPVC、硫化橡膠軟而弱低低低中中聚合物凝膠有三種材料的應力有三種材料的應力-應變曲線如圖所示。應變曲線如圖所示。A、哪種材料的彈性模量最高？、哪種材料的彈性模量最高？B、哪種材料的伸長率最大？、哪種材料的伸

26、長率最大？C、哪種材料的韌性最高？、哪種材料的韌性最高？D、哪種材料的在斷裂前沒有明顯、哪種材料的在斷裂前沒有明顯的塑性變形？的塑性變形？E、判斷順丁橡膠、尼龍、判斷順丁橡膠、尼龍6、酚醛塑料分別、酚醛塑料分別對應哪種材料的曲線？對應哪種材料的曲線？0應變應力材料I材料II材料III屈服應變屈服應變彈性彈性線性線性B（屈服點）（屈服點）C斷裂點斷裂點塑性塑性 以以B點為界分為二部分：點為界分為二部分： B點以前（彈性區域）：點以前（彈性區域）：除去應力，材料能恢復原除去應力，材料能恢復原樣，不留任何永久變形。樣，不留任何永久變形。斜率即為楊氏模量。斜率即為楊氏模量。 B點以后（塑性區域）：點以

27、后（塑性區域）：除去外力后，材料不再恢除去外力后，材料不再恢復原樣，而留有永久變形，復原樣，而留有永久變形，我們稱材料我們稱材料“屈服屈服”了，了，B點以后總的趨勢是載荷點以后總的趨勢是載荷幾乎不增加但形變卻增加幾乎不增加但形變卻增加很多很多 8. 2聚合物的屈服機理聚合物的屈服機理屈服主要特征屈服主要特征高聚物屈服點前形變是可以回復的，屈服點后高聚物將高聚物屈服點前形變是可以回復的，屈服點后高聚物將在恒應力下在恒應力下“塑性流動塑性流動”，即鏈段沿外力方向開始取向。，即鏈段沿外力方向開始取向。高聚物在屈服點的應變相當大，剪切屈服應變為高聚物在屈服點的應變相當大，剪切屈服應變為10%-20%1

28、0%-20%（與金屬相比）。金屬（與金屬相比）。金屬0.010.01左右，高聚物左右，高聚物0.20.2左右左右。屈服點以后，大多數高聚物呈現應變軟化，有些還非常屈服點以后，大多數高聚物呈現應變軟化，有些還非常迅速。迅速。屈服應力對應變速率和溫度都敏感。屈服應力對應變速率和溫度都敏感。屈服發生時，拉伸樣條表面產生屈服發生時，拉伸樣條表面產生“銀紋銀紋”或或“剪切帶剪切帶”, ,繼而整個樣條局部出現繼而整個樣條局部出現“細頸細頸”。Shear band剪切帶剪切帶在細頸出現之前試在細頸出現之前試樣上出現與拉伸方樣上出現與拉伸方向成向成45 角的剪切滑角的剪切滑移變形帶移變形帶聚合物屈服的表現形式

29、聚合物屈服的表現形式(2) Crazing 銀紋銀紋銀紋現象為聚合物所特有，在張應力作用下，于材料某些薄銀紋現象為聚合物所特有，在張應力作用下，于材料某些薄弱地方出現應力集中而產生局部的塑性形變和取向，以至于弱地方出現應力集中而產生局部的塑性形變和取向，以至于在材料表面或內部垂直于應力方向上出現長度為在材料表面或內部垂直于應力方向上出現長度為100100m m、寬、寬度為度為10 10 m m左右、厚度約為左右、厚度約為1 1 m m的微細凹槽的現象的微細凹槽的現象分分類類環境銀紋環境銀紋溶劑銀紋溶劑銀紋應力銀紋應力銀紋1. 1. 剪切屈服現象及產生原因剪切屈服現象及產生原因橫截面橫截面A0,

30、 受到的受到的應力應力 0=F/A0拉伸中材料某個面受力分析拉伸中材料某個面受力分析剪切屈服：即在細頸發生前，試樣表面出現與拉伸方向成剪切屈服：即在細頸發生前，試樣表面出現與拉伸方向成4545度度角的剪切帶。角的剪切帶。( (為什么？）為什么？）斜截面Acos0AA cosFFnsinFFs受 力200coscos/cosAFn001sinsin2/cos2sFA法向應力法向應力剪切應力剪切應力。 任意截面上的剪切應力和法應力與截面傾角的關系任意截面上的剪切應力和法應力與截面傾角的關系 =0 n= 0 s=0 =45 n= 0/2 s= 0/2 =90 n=0 s=0對于試樣中傾角為對于試樣中

31、傾角為= a+/2= a+/2的斜截面（它與第一個斜截面的斜截面（它與第一個斜截面相互垂直）進行同樣處理，我們也可以得到：相互垂直）進行同樣處理，我們也可以得到： n=0 0 Cos Cos2 2=0 Sin Sin 2 2 ss=0 0/2 Sin2=-/2 Sin2=-0 0/2 Sin 2/2 Sin 2 顯然：顯然： s= -= -as，這說明兩個互相垂直的斜截面上的，這說明兩個互相垂直的斜截面上的切應力大小相等、方向相反，而且它們總是同時出現的，之和切應力大小相等、方向相反，而且它們總是同時出現的，之和是一定值是一定值0，這種性質成為切應力雙生互等定律。這種性質成為切應力雙生互等定律

32、。 本質上，法向應力本質上，法向應力 與材料的抗拉伸能力有關，而抗拉與材料的抗拉伸能力有關，而抗拉伸能力極限值主要取決于分子主鏈的強度（鍵能）。因此材伸能力極限值主要取決于分子主鏈的強度（鍵能）。因此材料在料在 作用下發生破壞時，往往伴隨主鏈的斷裂。作用下發生破壞時，往往伴隨主鏈的斷裂。ttnn 切向應力切向應力 與材料的抗剪切能力相關，極限值主要取決與材料的抗剪切能力相關，極限值主要取決于分子間內聚力。材料在于分子間內聚力。材料在 作用下發生屈服時，往往發生作用下發生屈服時，往往發生分子鏈的相對滑移（圖分子鏈的相對滑移（圖7-15）。）。圖圖7-15 垂直應力下的分子鏈斷裂（垂直應力下的分子

33、鏈斷裂（a）和剪切應力下的分子鏈滑移（和剪切應力下的分子鏈滑移（b） 在外力場作用下，材料內部的應力分布與應力變化十在外力場作用下，材料內部的應力分布與應力變化十分復雜，斷裂和屈服都有可能發生，處于相互競爭狀態。分復雜，斷裂和屈服都有可能發生，處于相互競爭狀態。 已知不同的高分子材料本征地具有不同的抗拉伸和抗已知不同的高分子材料本征地具有不同的抗拉伸和抗剪切能力。定義材料的最大抗拉伸能力為臨界抗拉伸強剪切能力。定義材料的最大抗拉伸能力為臨界抗拉伸強度度 ；最大抗剪切能力為臨界抗剪切強度；最大抗剪切能力為臨界抗剪切強度 。nctc材料抵抗外力的方式材料抵抗外力的方式兩種兩種抗張強度：抵抗拉力的作

34、用抗張強度：抵抗拉力的作用抗剪強度：抵抗剪力的作用抗剪強度：抵抗剪力的作用抗張強度什么面最大？抗張強度什么面最大？ =0 ， n= 0抗剪強度什么面最大？抗剪強度什么面最大？ =45 或或135 ， s= 0/2 若材料的若材料的 ，則在外應力作用下，往往材料的抗，則在外應力作用下，往往材料的抗拉伸能力首先支持不住，而抗剪切能力尚能堅持，此時材料拉伸能力首先支持不住，而抗剪切能力尚能堅持，此時材料破壞主要表現為以主鏈斷裂為特征的脆性斷裂，斷面垂直于破壞主要表現為以主鏈斷裂為特征的脆性斷裂，斷面垂直于拉伸方向（拉伸方向（= 0= 0），斷面光滑。），斷面光滑。 nctc 若材料的若材料的 ，應力

35、作用下材料的抗剪切能力首先，應力作用下材料的抗剪切能力首先破壞，抗拉伸能力尚能堅持，則往往首先發生屈服，分子鏈破壞，抗拉伸能力尚能堅持，則往往首先發生屈服，分子鏈段相對滑移，沿剪切方向取向，繼之發生的斷裂為韌性斷裂，段相對滑移，沿剪切方向取向，繼之發生的斷裂為韌性斷裂，斷面粗糙，通常與拉伸方向的夾角斷面粗糙，通常與拉伸方向的夾角= 45= 45。 tcnc受到外力作用材料的破壞分兩種情形受到外力作用材料的破壞分兩種情形韌性材料拉伸為什么出現與拉伸方向成韌性材料拉伸為什么出現與拉伸方向成45角的角的剪切滑移剪切滑移變形帶變形帶并生成對稱細頸？并生成對稱細頸？韌性材料拉伸時，斜截面（韌性材料拉伸時

36、，斜截面（= 45）上的最大切應力首先）上的最大切應力首先增加到材料的剪切強度，因此材料屈服，并出現與拉伸方向增加到材料的剪切強度，因此材料屈服，并出現與拉伸方向成成4545角的角的剪切滑移變形帶剪切滑移變形帶。進一步拉伸時，剪切帶中由于。進一步拉伸時，剪切帶中由于分子鏈高度取向強度提高，暫時不發生進一步的變形。而其分子鏈高度取向強度提高，暫時不發生進一步的變形。而其邊緣則進一步發生剪切變形。同樣，在邊緣則進一步發生剪切變形。同樣，在135135的斜截面上也的斜截面上也發生剪切變形，發生剪切變形，因而試樣逐漸生成對稱的細頸，直至細頸擴因而試樣逐漸生成對稱的細頸，直至細頸擴展至整個試樣。展至整個

37、試樣。 表表7-1 幾種典型高分子材料在室溫下幾種典型高分子材料在室溫下 、 的值的值 (T=23)nctcnctc聚合物聚合物 / MPa / MPaPSSANPMMAPVCPCPESPEEK40567467878012048734939405662 可以根據材料的本征強度對材料的脆、韌性規定一個判據：可以根據材料的本征強度對材料的脆、韌性規定一個判據： 凡凡 的，發生破壞時首先為脆性斷裂的材料為脆的，發生破壞時首先為脆性斷裂的材料為脆性材料；性材料； 凡凡 的，容易發生韌性屈服的材料為韌性材料。的，容易發生韌性屈服的材料為韌性材料。 nctctcnc（1 1）剪切帶是韌性聚合物在單向拉伸至

38、屈服點時出現的與）剪切帶是韌性聚合物在單向拉伸至屈服點時出現的與拉伸方向成約拉伸方向成約4545角傾斜的剪切滑移變形帶角傾斜的剪切滑移變形帶（2 2）剪切帶的厚度約）剪切帶的厚度約1 1m m，在剪切帶內部，高分子鏈高度，在剪切帶內部，高分子鏈高度取向，剪切帶內部沒有空隙，因此，形變過程沒有明顯的取向，剪切帶內部沒有空隙，因此，形變過程沒有明顯的體積變化體積變化（3 3）剪切帶的產生與發展吸收了大量能量）剪切帶的產生與發展吸收了大量能量( (細頸擴展至整細頸擴展至整個試樣個試樣) )。同時，由于發生取向硬化，阻止了形變的進一步。同時，由于發生取向硬化，阻止了形變的進一步發展發展總結剪切帶的特點

39、：總結剪切帶的特點：（1 1）定義：）定義：銀紋現象為聚合物所特有，是聚合物在銀紋現象為聚合物所特有，是聚合物在張應力張應力作作用下，于材料的某些薄弱部分出現應力集中而產生局部的用下，于材料的某些薄弱部分出現應力集中而產生局部的塑塑性形變和取向性形變和取向，以至在材料表面或內部垂直于應力方向上出，以至在材料表面或內部垂直于應力方向上出現長度為現長度為100m100m，寬度為，寬度為10m10m左右，厚度為左右，厚度為1m1m的微細凹槽的微細凹槽現象。現象。2.2.銀紋屈服現象銀紋屈服現象（2 2）特征：銀紋不是空的，銀紋體的密度為本體密度的）特征：銀紋不是空的，銀紋體的密度為本體密度的50%5

40、0%，折光指數也低于聚合物本體折光指數，因此在銀紋和本體之折光指數也低于聚合物本體折光指數，因此在銀紋和本體之間的界面上將對光線產生全反射現象，呈現銀光閃閃的紋路間的界面上將對光線產生全反射現象，呈現銀光閃閃的紋路（所以也稱（所以也稱應力發白應力發白），高度取向的高分子微纖），高度取向的高分子微纖加熱退火會加熱退火會使銀紋消失（發生解取向）使銀紋消失（發生解取向）。銀紋進一步發展銀紋進一步發展裂縫裂縫脆性斷裂。脆性斷裂。銀銀紋紋的的擴擴展展中間分子中間分子鏈斷裂鏈斷裂擴展擴展形成裂紋形成裂紋（3 3）. .銀紋與裂縫的區別：裂縫是空的，內部無聚合物；而銀銀紋與裂縫的區別：裂縫是空的，內部無聚合

41、物；而銀紋內部并不是完全空的，含有紋內部并不是完全空的，含有4040左右的聚合物仍然具有強度左右的聚合物仍然具有強度和粘彈現象稱為銀紋質。銀紋處的密度低，折光指數低，故和粘彈現象稱為銀紋質。銀紋處的密度低，折光指數低，故在界面上出現全反射現象。在界面上出現全反射現象。銀紋具有可逆性，在玻璃化溫度以上退火時可回縮或者愈合，銀紋具有可逆性，在玻璃化溫度以上退火時可回縮或者愈合，再拉伸時，它會出現。銀紋擴展會變成裂縫，最后整個材料再拉伸時，它會出現。銀紋擴展會變成裂縫，最后整個材料斷裂。斷裂。張應力張應力作用下的聚合物作用下的聚合物局部區域局部區域的塑性形變。在應力集中的區域的塑性形變。在應力集中的

42、區域分子鏈將受到較大的應力，導致沿應力方向高度取向，產生局部分子鏈將受到較大的應力，導致沿應力方向高度取向，產生局部的冷拉，由于局部的高度拉伸應變（的冷拉，由于局部的高度拉伸應變（10001000），造成了很大的橫），造成了很大的橫向收縮，這種局部的收縮要大于材料整體的橫向收縮，結果在局向收縮，這種局部的收縮要大于材料整體的橫向收縮，結果在局部性的取向鏈束或片層間形成一定的空的體積，并在表面上出現部性的取向鏈束或片層間形成一定的空的體積，并在表面上出現凹槽。也可以發生在材料內部形成內銀紋。凹槽。也可以發生在材料內部形成內銀紋。另外：環境和溶劑因素也可誘發銀紋。另外：環境和溶劑因素也可誘發銀紋。

43、（4 4）. .銀紋產生的機理：銀紋產生的機理：4.4.產生銀紋的結果：產生銀紋的結果：銀紋可發展成裂縫，使材料的使用性能降低。銀紋可發展成裂縫，使材料的使用性能降低。銀紋的產生可以改善聚合物的力學性能，它在產生時吸收銀紋的產生可以改善聚合物的力學性能，它在產生時吸收能量，提高了高聚物沖擊強度。能量，提高了高聚物沖擊強度。舉例：舉例：抗沖擊塑料：在塑料（抗沖擊塑料：在塑料（PSPS）中引入橡膠分散相（）中引入橡膠分散相（TgTg低，形成兩低，形成兩相體系且邊界黏著性好），橡膠顆粒在應力的作用下除了本身相體系且邊界黏著性好），橡膠顆粒在應力的作用下除了本身的形變外，還可以引起顆粒周圍的塑料相產生

44、很多銀紋，銀紋的形變外，還可以引起顆粒周圍的塑料相產生很多銀紋，銀紋的產生和塑性形變，消耗了大量的沖擊能量同時由一個顆粒邊的產生和塑性形變，消耗了大量的沖擊能量同時由一個顆粒邊緣產生的銀紋可在附近的另一個橡膠顆粒上終止，防止了銀紋緣產生的銀紋可在附近的另一個橡膠顆粒上終止，防止了銀紋發展成裂縫從而抑制了材料破壞起到增韌的作用。發展成裂縫從而抑制了材料破壞起到增韌的作用。下面總結：剪切和銀紋屈服的特點下面總結：剪切和銀紋屈服的特點銀紋和剪切帶均為分子鏈取向，吸收能量，呈現屈服現象銀紋和剪切帶均為分子鏈取向，吸收能量，呈現屈服現象一般情況下，材料既有銀紋屈服又有剪切屈服一般情況下，材料既有銀紋屈服

45、又有剪切屈服主要區別主要區別剪切屈服剪切屈服銀紋屈服銀紋屈服材料形變材料形變材料形變大幾十材料形變大幾十幾百幾百%材料形變小材料形變小 10%應力應力-應變曲線特征應變曲線特征有明顯的屈服點有明顯的屈服點無明顯的屈服點無明顯的屈服點材料體積材料體積體積不變體積不變體積增加體積增加應力應力剪切力剪切力張應力張應力結果結果強迫高彈形變強迫高彈形變（細頸）（細頸）裂縫裂縫如何區分斷裂如何區分斷裂形式？形式？關鍵看屈服屈服前前斷脆脆性斷裂屈服后后斷韌韌性斷裂 8.3 8.3 聚合物的斷裂與強度聚合物的斷裂與強度（一）（一） 高分子材料的宏觀斷裂方式高分子材料的宏觀斷裂方式脆性斷裂脆性斷裂：屈服前斷裂，

46、不產生強迫形變。與材料的彈性響：屈服前斷裂，不產生強迫形變。與材料的彈性響應相聯系，在斷裂前試樣形變均勻，斷裂時，裂紋迅速垂直應相聯系，在斷裂前試樣形變均勻，斷裂時，裂紋迅速垂直于應力方向，斷裂面不顯出明顯的推遲形變，于應力方向，斷裂面不顯出明顯的推遲形變， 曲線是線曲線是線性的，性的， 5%，形變的產生是由形變的產生是由剪切應力剪切應力引起的主要是鏈段運動的結果。引起的主要是鏈段運動的結果。表面粗糙，有凹凸不平的絲狀物。表面粗糙，有凹凸不平的絲狀物。 試樣發生脆性或者韌性斷裂與材料結構有關，除此之外，試樣發生脆性或者韌性斷裂與材料結構有關，除此之外，同一材料是發生脆性或韌性斷裂還與溫度同一材

47、料是發生脆性或韌性斷裂還與溫度T T 和拉伸速度和拉伸速度 有有關。關。 PS試樣脆性斷裂表面的電鏡照片試樣脆性斷裂表面的電鏡照片 增韌改性增韌改性PVC韌性斷裂表面的韌性斷裂表面的SEM照片照片 脆性斷裂和韌性斷裂斷口形貌脆性斷裂和韌性斷裂斷口形貌 材料脆韌轉變與溫度關系材料脆韌轉變與溫度關系Tb脆化溫度，脆化點在一定速率下（不同溫在一定速率下（不同溫度）測定的斷裂應力和度）測定的斷裂應力和屈服應力，作屈服應力，作斷裂應力斷裂應力和和屈服應力屈服應力隨溫度的變隨溫度的變化曲線化曲線斷裂應力斷裂應力和和屈服應力屈服應力誰對應變速率更敏感？誰對應變速率更敏感？因此，因此，脆韌轉變點脆韌轉變點將隨

48、應變速率增加而移向高溫，即在低應將隨應變速率增加而移向高溫，即在低應變速率時是韌性的材料，高應變速率時將會發生脆性斷裂。變速率時是韌性的材料，高應變速率時將會發生脆性斷裂。T TbT Tb b越低材料韌性越越低材料韌性越好好對材料一般使用溫度一般使用溫度為哪一段？（二）（二） 高分子材料的強度高分子材料的強度1、理論強度和實際強度、理論強度和實際強度 對碳鏈聚合物，已知對碳鏈聚合物，已知CC鍵能約為鍵能約為335378kJmol-1，相當，相當于每鍵的鍵能為于每鍵的鍵能為56 1019J。這些能量可近似看作為克服成。這些能量可近似看作為克服成鍵的原子引力鍵的原子引力 ，將兩個，將兩個C原子分離

49、到鍵長的距離原子分離到鍵長的距離 所做的所做的功功 。CC鍵長鍵長 ，由此算出一個共價鍵力，由此算出一個共價鍵力 為為 fdWnmd154. 0fNdWf91043（7-9） 由由X射線衍射實驗測材料的晶胞參數，可求得大分子鏈橫截射線衍射實驗測材料的晶胞參數，可求得大分子鏈橫截面積。如求得聚乙烯分子鏈橫截面為面積。如求得聚乙烯分子鏈橫截面為 ，由此，由此得到高分子材料的理論強度為：得到高分子材料的理論強度為： 22001020mSMPatheo4.102 理論強度是人們從化學結構可能期望的材料極限強度，由于理論強度是人們從化學結構可能期望的材料極限強度，由于高分子材料的破壞是由化學鍵斷裂引起的

50、，因此可從拉斷化學高分子材料的破壞是由化學鍵斷裂引起的，因此可從拉斷化學鍵所需作的功計算其理論強度。鍵所需作的功計算其理論強度。 實驗觀察到在玻璃態聚合物中存在大量尺寸在實驗觀察到在玻璃態聚合物中存在大量尺寸在100nm的孔的孔穴，聚合物生產和加工過程中又難免引入許多雜質和缺陷。穴，聚合物生產和加工過程中又難免引入許多雜質和缺陷。在材料使用過程中，由于孔穴的應力集中效應，有可能使孔在材料使用過程中，由于孔穴的應力集中效應，有可能使孔穴附近分子鏈承受的應力超過實際材料所受的平均應力幾十穴附近分子鏈承受的應力超過實際材料所受的平均應力幾十倍或幾百倍，以至達到材料的理論強度，使材料在這些區域倍或幾百

51、倍，以至達到材料的理論強度，使材料在這些區域首先破壞，繼而擴展到材料整體。首先破壞，繼而擴展到材料整體。 實際上高分子材料的強度比理論強度小得多，僅為幾個到實際上高分子材料的強度比理論強度小得多，僅為幾個到幾十個幾十個MPa。 為什么實際強度與理論強度差別如此之大？為什么實際強度與理論強度差別如此之大？ 研究表明，材料內部微觀結構的不均勻和缺陷是導致強度研究表明，材料內部微觀結構的不均勻和缺陷是導致強度下降的主要原因。實際高分子材料中總是存在這樣那樣的缺下降的主要原因。實際高分子材料中總是存在這樣那樣的缺陷，如表面劃痕、雜質、微孔、晶界及微裂縫等，這些缺陷陷，如表面劃痕、雜質、微孔、晶界及微裂

52、縫等，這些缺陷尺寸很小但危害很大。尺寸很小但危害很大。2.影響聚合物強度性能的因素影響聚合物強度性能的因素凡是有利于提高材料的彈性模量、有利于增加斷裂過程的表面凡是有利于提高材料的彈性模量、有利于增加斷裂過程的表面功和增加分子穩定性的因素，都使材料的強度提高；凡是使材功和增加分子穩定性的因素，都使材料的強度提高；凡是使材料形成弱點而增加應力分布的不均勻性的因素，都使材料的強料形成弱點而增加應力分布的不均勻性的因素，都使材料的強度下降。度下降。聚合物材料內在結構因素：一次結構、二次結構和三次結構三聚合物材料內在結構因素：一次結構、二次結構和三次結構三個方面進行討論。個方面進行討論。外在因素：溫度

53、、外力作用速度。外在因素：溫度、外力作用速度。一、一次結構：一、一次結構：鏈節含有強極性基團或氫鍵的基團使得分子間作用力增大，鏈節含有強極性基團或氫鍵的基團使得分子間作用力增大，強度提高強度提高聚合物聚合物PPPVCN-610N-66強度強度Pa2528506183鏈節的極性對鏈節的極性對polymerpolymer強度的影響強度的影響交聯：適當交聯，總是提高聚合物的強度，但如果交交聯：適當交聯，總是提高聚合物的強度，但如果交聯度太大，會使其脆性太大而失去應用價值。聯度太大，會使其脆性太大而失去應用價值。交聯劑當量濃度交聯劑當量濃度0.10.31.02.53.58.0斷裂強度斷裂強度Pa6.4

54、71621.716.46.784.6 隨著極性基團或氫鍵隨著極性基團或氫鍵 ，強度，強度 ，但密度大，阻礙鏈段的，但密度大，阻礙鏈段的運動，材料的拉伸強度雖然提高但韌性下降。不能產生強迫運動，材料的拉伸強度雖然提高但韌性下降。不能產生強迫高彈形變高彈形變脆性斷裂脆性斷裂空間立構：結構規整和等規度高的聚合物因結晶而強度提高空間立構：結構規整和等規度高的聚合物因結晶而強度提高。無規立構含量對無規立構含量對PPPP性能影響性能影響無規立構含量無規立構含量抗張強度抗張強度Pa2.034.53.532.56.429Conclution：交聯、結晶、增加鏈的剛性（分子鏈本身的剛性加上交聯、結晶、增加鏈的剛

55、性（分子鏈本身的剛性加上分子間相互作用力）有利于聚合物強度和耐熱性的提分子間相互作用力）有利于聚合物強度和耐熱性的提高。高。支化：支化破壞了鏈的規整性結晶度降低，還增加了分支化：支化破壞了鏈的規整性結晶度降低，還增加了分子間的距離分子間力減小，都使強度降低。但是韌性有所子間的距離分子間力減小，都使強度降低。但是韌性有所提高。提高。聚合物聚合物抗張強度抗張強度 b(%)支化程度支化程度LDPE715300支化多支化多HDPE212760支化少支化少 支化度對聚合物力學性能的影響支化度對聚合物力學性能的影響二、二次結構：二、二次結構： 鏈的剛性鏈的剛性 高分子鏈剛性高分子鏈剛性增加，聚合物強度增加

56、，韌性下降，像主增加，聚合物強度增加，韌性下降，像主鏈含有芳雜環結構的聚合物其強度和模量比脂肪族主鏈高。鏈含有芳雜環結構的聚合物其強度和模量比脂肪族主鏈高。主鏈上含有大的側基，剛性大。主鏈上含有大的側基，剛性大。如如PE 24.5N/m2，PS 35.260N/m2， PET 80N/m2分子量與分子量分布：分子量與分子量分布：分子量是對高分子材料力學性能（包括強度、彈性、韌性）分子量是對高分子材料力學性能（包括強度、彈性、韌性）起決定性作用的結構參數。起決定性作用的結構參數。強強度度分子量分子量斷裂強度。，nMBA當分子量很小時，強度隨著分子量增加而增加，當分子量很小時，強度隨著分子量增加而

57、增加，當分子量大到一定值，強度與分子量無關。當分子量大到一定值，強度與分子量無關。 聚合物的沖擊強度隨著分子量的增大而增大。一般認為聚合物的沖擊強度隨著分子量的增大而增大。一般認為分子量分布寬時，強度明顯下降，這是因為低分子量的物質分子量分布寬時，強度明顯下降，這是因為低分子量的物質相當于增塑劑的緣故。分子量分布窄時剛好相反。相當于增塑劑的緣故。分子量分布窄時剛好相反。理論解釋：理論解釋： 強度是由強度是由分子間作用力和化學鍵決定分子間作用力和化學鍵決定，分子間作用力具有，分子間作用力具有加和性，隨著分子量的增加加和性，隨著分子量的增加對應力應變曲線的影響對應力應變曲線的影響增加，當增加，當分

58、子量小時分子間作用力小于化學鍵能，破壞主要發生在分分子量小時分子間作用力小于化學鍵能，破壞主要發生在分子間，當分子量大到子間，當分子量大到分子間作用力大于化學鍵能分子間作用力大于化學鍵能時，破壞主時，破壞主要發生在化學鍵上，強度與分子量無關。要發生在化學鍵上，強度與分子量無關。三、三次結構：三、三次結構：結晶度結晶度 表表8 8 聚乙烯強度與結晶度的關系聚乙烯強度與結晶度的關系結晶度結晶度（）（）657585斷裂強度斷裂強度14.41825斷裂伸長斷裂伸長500300100一般影響規律是：隨著結晶度上升，材料的屈服強度、斷裂強一般影響規律是：隨著結晶度上升，材料的屈服強度、斷裂強度、硬度、彈性

59、模量均提高，但斷裂伸長率和韌性下降。這是度、硬度、彈性模量均提高，但斷裂伸長率和韌性下降。這是由于結晶使分子鏈排列緊密有序，孔隙率低，分子間作用增強由于結晶使分子鏈排列緊密有序，孔隙率低，分子間作用增強所致。所致。晶體尺寸：晶體尺寸：表表9 PP球晶尺寸與力學性能的關系球晶尺寸與力學性能的關系球晶尺寸球晶尺寸（ m）抗拉強度抗拉強度（N/m2）斷裂伸斷裂伸長長(%)1030050020225253012525小球晶：小球晶： y 、 t 、斷裂伸長率高。、斷裂伸長率高。大球晶：下降大球晶：下降圖圖22 球晶大小對應力應變曲線的影響球晶大小對應力應變曲線的影響 原因：原因：大量的均勻小球晶分布在

60、材料內，起到類似交聯點大量的均勻小球晶分布在材料內，起到類似交聯點作用，使材料應力作用，使材料應力-應變曲線由軟而弱型轉為軟而韌型，甚至應變曲線由軟而弱型轉為軟而韌型，甚至轉為有屈服的硬而韌型（見上圖）轉為有屈服的硬而韌型（見上圖） 因此改變結晶歷史，如采用淬火，或添加成核劑，如在聚因此改變結晶歷史，如采用淬火，或添加成核劑，如在聚丙烯中添加草酸酞作為晶種，都有利于均勻小球晶生成，從丙烯中添加草酸酞作為晶種，都有利于均勻小球晶生成，從而可以提高材料強度和韌性。而可以提高材料強度和韌性。結晶形態：同一類聚合物，伸直鏈強度最大，串晶次之，結晶形態：同一類聚合物，伸直鏈強度最大，串晶次之，球晶最小。