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1、 高分子的力学性能力学性能是高聚物优异物理性能的基础高聚物材料具有全部已知材料可变性范围最宽的力学性质，包括从液体、软橡皮到很硬的固体，各种高聚物对于机械应力的反应相差很大，例如：尼龙制品很坚韧，不易变形，也不易破裂（韧性）轻度交联的橡胶拉伸时，可伸长好几倍，力解除后基本复原原状（弹性）79材料受力方式主要有以下三种基本类型：F简洁拉伸简洁剪切A0l0AlFA0F lFA0匀称压缩80弹性模量材料在外力作用下，其几何形态和尺寸所发生的改变称应变或形变。材料在外力作用下发生形变的同时，在其内部还会产生对抗外力的附加内力，以使材料保持原状，当外力消退后，内力就会使材料回复原状并自行逐步消退。当外力
2、与内力达到平衡时，内力与外力大小相等，方向相反。单位面积上的内力定义为应力。弹性模量是指在弹性形变范围内单位应变所需应力的大小。是材料刚性的一种表征。81典型的应力-应变曲线线性B（屈服点）弹性塑性C断裂点屈服应变由应力应变曲线上可获得的反映破坏过程的力学量:扬氏模量屈服应力屈服伸长断裂强度（抗拉强度）断裂伸长83以B点为界分为二部分：B（ 屈服点 ）C断裂点B点以前（弹性区域）：除去应力，材料能复原原样，不线性塑性弹性屈服应变B点以后（塑性区域）：除去外力后，材料不再复原原样，而留有永久变形，我们称材料“屈服”了，B点以后总的趋势是载荷几乎不增加但形变却增加很多 84留任何永久变形。斜率 t
3、g = 即为扬氏模量。B点：屈服点B （ 屈服点 ）C断裂点B点时对应的应力屈服应力B点时对应的应变屈服应变线性塑性弹性屈服应变C点：断裂点C点对应的应力断裂应力（断裂强度）抗拉强度C点对应的应变断裂伸长率85实际聚合物材料，通常是综合曲线的一部分或是其变异 。处于玻璃态的塑料只在一段范围内才具有这种形态。处于高弹态的橡胶，只有在温度较低和分子量很大时具有这种形态。86聚合物力学类型软而弱软而韧硬而脆硬而强硬而韧聚合物应力应变曲线应力应变曲线特点模 量（刚性）低低高高高屈服应力（强度）低低高高高极限强度（强度）低中高高断裂伸长（延性）中等按屈服应力低中高应力应变曲线下面积（韧）小中小中大实例聚
4、合物凝胶橡胶.增塑.E固PS.PMMA.化酚醛树脂断裂前无塑性形变断裂前有银纹硬PVCABS.PC.PE.PA有明显的屈服和塑性形变.韧性好粘弹性志向弹性体（如弹簧）在外力作用下平衡形变瞬间达到，与时间无关；志向粘性流体（如水）在外力作用下形变随时间线性发展。聚合物的形变与时间有关，但不成线性关系，两者的关系介乎志向弹性体和志向粘性体之间，聚合物的这种性能称为粘弹性。88聚合物的力学性能随时间的改变统称为力学松弛。最基本的力学松弛现象包括蠕变、应力松弛、滞后和力学损耗等。这里主要介绍蠕变和应力松弛。1、蠕变在恒温下施加较小的恒定外力时，材料的形变随时间而渐渐增大的力学松弛现象。如挂东西的塑料绳
5、渐渐变长。892、应力松弛应力松弛是指在恒定温度和形变保持不变的状况下，聚合物内部的应力随时间增加而渐渐衰减的现象。如用塑料绳绑捆东西，时间久了会变松。这是由于当聚合物被拉长时，高分子构象处于不平衡状态，它会通过链段沿外力方向的运动来削减或消退内部应力，以渐渐过度到平衡态构象。90 高分子溶液的理化性质由于聚合物分子量大，具有多分散性，可有线形、支化和交联等多种分子形态，聚集态又可表现为晶态、非晶态等，因此聚合物的溶解现象比小分子化合物困难的多，具有很多与小分子化合物溶解不同的特性：1. 聚合物的溶解是一个缓慢过程，包括溶胀和溶解两个阶段。91（1）溶胀：由于聚合物链与溶剂分子大小相差悬殊，溶
6、剂分子向聚合物渗透快，而聚合物分子向溶剂扩散慢，结果溶剂分子向聚合物分子链间的空隙渗入，使之体积胀大，但整个分子链还不能做扩散运动；92（2）溶解：随着溶剂分子的不断渗入，聚合物分子链间的空隙增大，加之渗入的溶剂分子还能使高分子链溶剂化，从而减弱了高分子链间的相互作用，使链段得以运动，直至脱离其他链段的作用，转入溶解。当全部的高分子都进入溶液后，溶解过程方告完成。93有些溶胀的聚合物在升温条件下，可以促进分子链的运动使之易分别而发生溶解。升温可促进溶解，增加溶解度。对于一些交联聚合物，由于交联的束缚（链与链之间形成化学键），即使上升温度也不能使分子链摆脱化学键的束缚，因此不能溶解。但交联点之间
7、的链段可发生弯曲和伸展，因此可发生溶胀。2、聚合物的溶解度与分子量有关。一般分子量越大，溶解度越小；反之，溶解度越大。分子量相同时，支化的比线型的更易溶解。943、非极性晶态聚合物比非晶态聚合物难溶解。由于非极性晶态聚合物中分子链之间排列紧密，相互作用强，溶剂分子难以渗入，因此在室温条件下只能微弱溶胀；只有升温到其熔点旁边，使其晶态结构熔化为非晶态，才能溶解。如线形聚乙烯。但极性较强的晶态聚合物由于可与极性溶剂之间形成氢键，而氢键的生成热可破坏晶格，使溶解得以进行。晶态聚合物的结晶度越高，溶解越困难，溶解度越小。95溶剂的选择1溶度参数相近原则对于一般的非极性非晶态聚合物及弱极性物质，选择溶度
8、参数与聚合物相近的溶剂，聚合物能够很好的溶解。对于非晶态的非极性聚合物，选择溶度参数相近的溶剂即可。若|12|1.72.0时，高分子不溶于溶剂中。有时也可选用混合溶剂，混 1 12 296溶剂的选择2极性相像相溶原则对于非晶态的极性高聚物，既要符合溶度参数相近原则，又要符合“极性相近”的原则。要求溶剂的极性要与聚合物接近才能使之溶解。3. 极性化原则极性高分子溶解在极性溶剂中的过程，是极性溶剂分子（含亲电基团或亲核基团）和高分子的（亲核或亲电）极性基团相互吸引产生溶剂化作用，使高分子溶解。结晶性极性高聚物，假如能与溶剂生成氢键，温度很低也能溶解。972.3 高分子化学聚合反应聚合物的化学反应
9、聚合反应聚合反应：由低分子单体合成高分子化合物的化学反应。早期，依据单体与其生成的聚合物之间在分子组成与结构上的改变把聚合反应分为加聚反应和缩聚反应。加聚反应是指聚合产物的重复结构单元的组成与单体相同的聚合反应，其聚合产物称加聚物；缩聚反应是指聚合产物的分子组成比单体分子少若干原子，即在聚合反应过程中伴随有水等小分子副产物生成，其聚合产物称缩聚物。99依据聚合机理的不同，分为链锁聚合和逐步聚合。链锁聚合反应是指在聚合反应由链引发、链增长和链终止几步基元反应组成。特征：瞬间形成分子量很高的聚合物，分子量随反应时间改变不大，反应须要活性中心。单体主要是烯类、二烯类化合物。依据活性中心不同，连锁聚合反应又分为：自由基聚合：活性中心为自由基阳离子聚合：活性中心为阳离子阴离子聚合
