《高分子物理》課程團隊：李彩虹余旺旺栗娟蘇珺知識點：影響聚合物拉伸強度的因素

1.聚合物結構（1）高分子鏈結構a.高分子材料強度上限取決于主鏈化學鍵力和分子鏈間作用力,增加極性或形成氫鍵可提高強度。

HDPEσt=21.6~38.2MPa;PVCσt=49MPa;

尼龍610σt=58.8MPa（極性和氫鍵）

極性基團密度過大或取代基過大，雖然強度有所提高，但鏈運動受到阻礙，不能產生強迫高彈形變，呈脆性。

1、結構因素

2、外在條件b.高分子鏈剛性增加，強度增加，韌性下降，故主鏈或側基含有芳雜環結構的聚合物強度和模量比脂肪族主鏈要高。如PS：35.2~60MPa>PE：24.5MPac.支化：支化破壞了鏈的規整性使結晶度降低，還增加了分子間距離分子間作用力減少，都使強度下降。如LDPE：7~15MPa<HDPE：21~27MPad.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。例如聚乙烯交聯后，強度提高一倍。橡膠交聯后，強度大幅度提高。過度交聯會使材料變硬、脆，材料強度下降，限制了應用。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。強度分子量當分子量很小時，強度隨著分子量增加而增加：此時分子間作用力小于化學鍵，破壞發生在分子間當分子量大到一定值，強度與分子量無關：此時分子間作用力大于化學鍵，破壞發生在化學鍵上e.分子量分子量分布：分布寬，尤其是存在低分子量部分時，此時這些低分子物相當于增塑劑，因而強度下降。①結晶度：微晶與物理交聯相似，因而結晶度提高，拉伸強度、抗彎強度、彈性模量均提高，韌性下降，以PE為例。聚乙烯強度與結晶度的關系結晶度（％）657585斷裂強度14.41825斷裂伸長500300100結晶度對應力應變曲線的影響（2）結晶和取向②晶體尺寸：球晶尺寸（

m）抗拉強度（N/m2）斷裂伸長(%)1030050020225253012525小球晶：斷裂伸長率、

i

高大球晶：下降球晶大小對應力應變曲線的影響③取向：可使材料強度提高幾倍～幾十倍，對纖維和薄膜，取向是提高性能必不可少的措施。原因：取向后分子沿外力的方向有序排列，斷裂時主價鍵比例增大，而使聚合物強度提高。當外力與取向方向平行，強度高，垂直，強度低。應力集中物主要是指材料中的裂縫、空隙、缺口、銀紋和雜質。受力時，這些缺陷附近范圍應力急劇增加，可達平均應力值幾十倍至幾百倍，導致材料破壞。產生原因：①混煉不均，塑化不足，夾氣②混入雜質③冷卻速度不同，產生內應力（4）增塑劑加入增塑劑，降低分子間作用力，從而使材料的拉伸強度下降，沖擊強度升高。（3）應力集中物（1）拉伸速度拉伸強度、屈服強度隨拉伸速度提高而提高。原因：高聚物作為一種粘彈性材料，其破壞過程是一個松弛過程。當拉伸速度提高時，鏈段運動跟不上外力作用，為使材料屈服需要更大的外力，材料的屈服強度提高。2．外界條件（2）溫度當時間一定時，升高溫度，鏈段活動容易，屈服應力降低，屈服強度低。相反降低溫度會使材料的鏈段運動能力降低，材料在更高的外力下發生脆性斷裂。總結：隨溫度的降低或拉伸速率的提高，

t

、y、E增大，i、斷裂伸長率減少，聚合物的破壞方式由韌