聚合物及其固體添加物的流動(dòng)取向1

1、<p>　　聚合物及其固體添加物的流動(dòng)取向</p><p>　　成型加工過(guò)程中聚合物的取向</p><p>　　聚合物在成型加工過(guò)程中不可避免地會(huì)有不同程度的取向作用。通常有兩種取向過(guò)程：一種是聚合物熔 體或溶液中大分子、鏈段或其中幾何形狀不對(duì)稱的固體粒子在剪切流動(dòng)時(shí)沿流動(dòng)方向的流動(dòng)取向；另一種 是聚合物在受到外力拉伸時(shí)大分子、鏈段或微晶等這些結(jié)構(gòu)單元沿受力方

2、向取向。如果取向的結(jié)構(gòu)單元只 朝兩個(gè)方向的就稱為雙軸取向或平面取向。</p><p>　　聚合物及其固體添加物的流動(dòng)取向</p><p>　　加工過(guò)程聚合物熔體或濃溶液常常都必須在加工與成型設(shè)備的管道和型腔中流動(dòng)。這是一種剪切流動(dòng)， 剪切流動(dòng)中，在速度梯度作用下，蜷曲狀長(zhǎng)鏈分子逐漸沿流動(dòng)方向舒展伸直和取向。另一方面，由于熔體 溫度很高，分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈，故在大分

3、子流動(dòng)取向的同時(shí)必然存在著解取向作用。</p><p>　　熔體流動(dòng)過(guò)程中，取向結(jié)構(gòu)的分布也有一定規(guī)律。從圖3-14中可以看出二種情況：</p><p>　?。保旱葴亓鲃?dòng)區(qū)域，由于管道截面小，故管壁處速度梯度最大，緊靠管壁附近的熔體中取向程度最高； 在非等溫流動(dòng)區(qū)域，熔體進(jìn)入截面尺寸較大的模腔后壓力逐漸降低，故熔體中的速度梯度也由澆口處最大 值逐漸降低到料流前沿的最小值

4、。所以熔體前沿區(qū)域分子取向程度低。當(dāng)這部分熔體首先與溫度低得多的 模壁接觸時(shí)，即被迅速冷卻面形成取向結(jié)構(gòu)少或無(wú)取向結(jié)構(gòu)的凍結(jié)層（距表面約0.2~0.8毫米）的這部分 熔體有很高的取向程度。模腔中心的熔體，流動(dòng)中速度梯度小，取向程度低，同時(shí)由于溫度速度慢，分子 的解取向有時(shí)時(shí)間發(fā)展，故最終的取向極低。</p><p>　　２：模腔中，既然熔體中的速度梯度沿流動(dòng)方向降低，故流動(dòng)方向上分子

5、的取向程度是逐漸減小的。但 取向程度最大的區(qū)域不在澆口處，而在距澆口不遠(yuǎn)的位置上。因?yàn)槿垠w進(jìn)入模腔后最先充滿此處，有較長(zhǎng) 的冷卻時(shí)間，凍結(jié)層厚，分子在這里受到剪切作用也最大，因此取向程度也最高。所以，注射與擠出成型 時(shí)，制品中的有效取向主要存在于較早冷卻的次表面層。圖3-15表示注射成型和矩形長(zhǎng)工條試樣中取向結(jié) 構(gòu)的分布情況。</p><p>　　流動(dòng)取向可以是單軸的或是雙

6、軸的，主要視制品的結(jié)構(gòu)形態(tài)、尺寸和熔體在其中的流動(dòng)情況而定。如果 沿流動(dòng)方向制品有不變的橫截面時(shí)，熔體將主要向一個(gè)方向盤流動(dòng)，故取向主要是單軸的；如果沿流動(dòng)方 向制品的截面有變化，則會(huì)出現(xiàn)向幾個(gè)方向的同時(shí)流動(dòng)，取向?qū)⑹请p軸（即平面取向）的或更為復(fù)雜的 （圖3-16）。</p><p>　　聚合物中有時(shí)為了改變制品的性能或其它目的還加入一些填充物，如短纖維狀或粉末狀不熔物如玻璃纖

7、60;維、木粉、二硫化鉬等。由于這些填充物通常都具有幾何形狀的不對(duì)稱性，其長(zhǎng)軸與流動(dòng)方向總會(huì)形成一 定的夾角，其各部位處于不同的速度梯度中。因而受到的剪切力不同。速度梯度在的地方剪切力不同。速 度梯度在地方剪切應(yīng)力大，移動(dòng)得較快，直到填充物的長(zhǎng)軸與流動(dòng)方向相同（即平行時(shí)），填充物才停止 轉(zhuǎn)動(dòng)并沿流動(dòng)方向取向。其取向過(guò)程如圖3-17所示。　</p><p>　　聚合物中填充物在注射模具

8、型腔中流動(dòng)時(shí)取向情況要 復(fù)雜得多。例如注射成型扇形薄片制件時(shí)，熔體的流線自澆口處沿半徑方向散開，在扇形模腔的中心部分 熔體流速最大，當(dāng)熔體前沿到達(dá)模壁被迫改變方向的流動(dòng)，熔體中纖維狀填料也隨熔體流線改變方向，最 后填料形成同心環(huán)似的排列，尤以扇形邊沿部分最為明顯?？梢娞盍系娜∠蚩偸桥c流動(dòng)方向一致（圖3-18 ）。在扇形制件的情況下，填料的取向具有平面取向的性質(zhì)。</p><p&

9、gt;　　注射成型過(guò)程聚合物的流動(dòng)取向是較為復(fù)雜的，取向情況與制品形狀尺寸和澆口位置因素有關(guān)。多數(shù)情 況下，制件中的分子或填料取向往往是單軸和雙軸取向的復(fù)雜組合。</p><p><b>　　下一頁(yè)</b></p><p><b>　　聚合物的拉伸取向</b></p><p>　　非晶聚合物拉伸時(shí)可相繼產(chǎn)生普彈形

10、變、高彈形變、塑性形變或粘性形變。由于普彈形變值小，且在 高彈形變發(fā)生形變時(shí)便已消失，所以聚合物的取向主要由與上述獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元的形變兩個(gè)過(guò)程，兩個(gè)過(guò)程 可以同時(shí)進(jìn)行，但速率不同。外力作用下最早發(fā)生的是鏈段的取向，進(jìn)一步的發(fā)展才引起大分子鏈的取向 （圖3-19）。</p><p>　　在玻璃化溫度Tg附近，聚合物以進(jìn)行高彈拉伸和塑性拉伸。拉伸時(shí)拉應(yīng)力σ和應(yīng)變?chǔ)?之間有如下關(guān)系：<

11、/p><p>　　σ-σy=Eε (3-3)</p><p>　　E為楊氏模量，σy為聚合物的屈服應(yīng)力。當(dāng)σ＜σy時(shí)，只能對(duì)材料產(chǎn)生高彈拉伸。拉伸中的取向?yàn)殒?#160;段形變和位移所貢獻(xiàn)，所以取向程度低、取向結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。當(dāng)σ>σy 并持續(xù)作用于材料時(shí)，能對(duì)材料進(jìn) 行塑性拉伸。式（3-3）說(shuō)明應(yīng)力σ中的一部分用于克服屈服應(yīng)力后，剩余的部分（σ-σ

12、y）則是引起塑 性拉伸的有效應(yīng)力。它迫使高彈態(tài)下大分子作為獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元發(fā)生解纏和滑移，從而使材料由彈性形變發(fā) 展為以塑性形變?yōu)橹鞯纳扉L(zhǎng)。由于塑性形變具有不可逆性，所以塑性拉伸能獲得穩(wěn)定的取向結(jié)構(gòu)和高的取 向度，由式（3-3）所作的應(yīng)力-應(yīng)變圖如第一章圖1-8所示．</p><p>　　拉伸過(guò)程中，材料變細(xì)，材料沿拉力（即軸向）方向的拉伸速度v是逐漸增加的，所以單位距離內(nèi)的速 

13、;度變化即速度梯度（ε＝dv/dx)只存在于軸向．速度分布的這一特點(diǎn)必然使聚合物的取向程度沿拉伸方 向逐漸增大（圖3-20）．</p><p>　　在Tg~Tf（或Tm）溫度區(qū)間，升高溫度時(shí)，材料的E和σy降低，所以拉伸應(yīng)力σ可以減??；如果拉伸力 不變，則應(yīng)變?chǔ)旁龃?所以程式高溫度可以降低拉伸應(yīng)力和增大拉伸速度.溫度足夠高時(shí),材料的屈服強(qiáng)度 幾乎不顯現(xiàn),不大的外力就能使聚合物產(chǎn)生連續(xù)

14、的均勻的塑性形變,并獲得較高和較穩(wěn)定的取向結(jié)構(gòu).這時(shí) 材料的形變可視為均勻的拉伸過(guò)程.其應(yīng)力-應(yīng)變曲線如第一章圖1-8所示.</p><p>　　當(dāng)溫度升高到Tf以上處于聚合物的粘流態(tài)時(shí)，聚合物的拉伸稱為粘流拉伸。由一起溫度很高，大分子活 動(dòng)能力強(qiáng)，即使應(yīng)力很小也能引起大分子鏈的解纏、滑移和取向。但在很高的溫度下解取向發(fā)展也很快， 有效取向程度低。除非迅速澮聚合物，否則不能獲得有實(shí)用

15、性的取向結(jié)構(gòu)。同時(shí)，因?yàn)橐毫髡扯鹊停?#160;過(guò)程及不穩(wěn)定，容易造成液流中斷。粘流拉伸引起的取向和剪切流動(dòng)中的取向有相</p><p>　　似性，所不同的是引起 取向的應(yīng)力和速度梯度在垂直于液流的方向上，紡絲熔體或原液流出噴絲孔時(shí)以及吹塑管形薄膜時(shí)粉體離 開口模一段距離內(nèi)的拉伸基本屬于粘流拉伸。聚合物三種拉伸的機(jī)理示意圖3-21中。</p><p>　　結(jié)晶聚合物

16、的拉伸取向通常在Tg以上適當(dāng)溫度進(jìn)行。拉伸時(shí)所需應(yīng)力比非晶聚合物大，且應(yīng)力隨結(jié)晶度 增加而提高。取向過(guò)程包含著晶區(qū)與非晶區(qū)的形變。兩個(gè)區(qū)域的形變可以同時(shí)進(jìn)行，但速率不同。結(jié)晶區(qū) 的取向發(fā)展很快，非晶區(qū)的取向發(fā)展得慢，當(dāng)非晶區(qū)達(dá)到中等取向程度時(shí)，晶區(qū)的取向就已達(dá)到最大程度 。（圖3-22）</p><p>　　晶區(qū)的取向過(guò)程很復(fù)雜，取向過(guò)程包含結(jié)晶的破壞、大分子鏈段的重排和重結(jié)晶以及微

17、晶的取向等，過(guò) 程中并伴有相變化發(fā)生。由于聚合物熔體冷卻時(shí)均傾向于生成球晶，所以拉伸過(guò)程實(shí)際上是球晶的形成 過(guò)程（圖3-23)。球晶對(duì)形變的穩(wěn)定性與晶片中鏈的方向和拉應(yīng)力之間形成的夾角有關(guān)，如果球晶晶片中 鏈的方向與應(yīng)力方向在一致時(shí)（相當(dāng)于應(yīng)力垂直于晶面），球晶最為穩(wěn)定，如果晶片中鏈的方向與應(yīng)力方 向存在一個(gè)角度，則球晶的穩(wěn)定性隨之降低，尤以晶片中鏈的方向與應(yīng)力相垂直時(shí)最不穩(wěn)定。</p>

18、;<p>　　球晶拉伸形變過(guò)程中，彈性形變階段球晶傾向于保持原樣，但往往有顯著的變長(zhǎng)而成橢圓形。繼續(xù)拉伸 時(shí)球晶逐漸伸長(zhǎng)，到不可逆形變階段球晶變成帶狀結(jié)構(gòu)。在球晶晶軸與拉應(yīng)力相平行的最不穩(wěn)定狀態(tài)，球 晶首先被拉長(zhǎng)呈橢球形，進(jìn)而拉應(yīng)力將鏈狀分子從晶片中拉出，使這部分結(jié)晶熔化，同時(shí)應(yīng)力又使晶片之 間產(chǎn)生滑移、傾斜，迫使一部分晶片沿受力方向轉(zhuǎn)動(dòng)而取向，如圖3-24中所示。應(yīng)力的繼續(xù)作用，還使

19、0;球晶界面或晶片間的薄弱部分破壞而形成較小晶片，使晶片出現(xiàn)更大程度的傾斜滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)。被拉伸和平 行排列的分子鏈能重新結(jié)晶，并與已經(jīng)取向的小數(shù)點(diǎn)晶片一起形成非常穩(wěn)定的微纖結(jié)構(gòu)（細(xì)度一般約為 10~20nm，長(zhǎng)度可達(dá)1μm左右。微晶在取向過(guò)程出現(xiàn)的熔化與再結(jié)晶作用使結(jié)晶聚合物在拉伸后比非晶聚 合物能獲得更高的取向程度，且取向結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，同時(shí)晶區(qū)的取向程度也高于非晶區(qū)。經(jīng)拉伸的聚合 物，伸直鏈段數(shù)目

20、增多，而折迭鏈段的數(shù)目減小。由于晶片之間的連鏈段增加，從而提高了取向聚合物的 力學(xué)強(qiáng)度和韌性，經(jīng)過(guò)拉伸的纖維具有如圖3-25所示的由小晶片與非晶區(qū)域交替組成的微纖結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　下一頁(yè)</b></p><p>　　影響聚合物取向的因素</p><p>　　由于各種原因,聚合物中的結(jié)構(gòu)單元不可能完全取向.結(jié)構(gòu)單元排列

21、方向與流動(dòng)方向或拉伸方向之間形成 一定角度α,因此通常用夾角α來(lái)度量取向程度F的高低。α稱為取向角（圖3-26）。由于材料中各種結(jié)構(gòu) 單元取向角不可能一致，所以取向角有統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，故稱為平均取向角αm。因此，取向度F以下列函數(shù)形式 表示：</p><p>　　F=1-（3/2）sin2α</p><p>　　=1-（3/2）sin2αm=（1/2）（3cos2α

22、m-1） （3-4）</p><p>　　式中sin2α是取向角α 的正弦平方的平均值。從式（3-4）可以看出：當(dāng)F=1時(shí)，αm=0，表示聚合物中結(jié)</p><p>　　構(gòu)單元完全取向；當(dāng)F=0時(shí)，即αm=54°40′時(shí)，結(jié)構(gòu)單元完全不取向，所以聚合物的取向度通常為</p><p>　　0〈F〈1。F愈接近1取向度愈高。

23、</p><p>　　一:溫度和應(yīng)力的影響</p><p>　　如理論基礎(chǔ)所述，聚合物都具有為同程度的粘彈性，從式</p><p>　　可以看出，溫度將通過(guò)聚合物粘度和松弛時(shí)間的作用而影響取向過(guò)程：（1）隨溫度升高聚合物的粘度 降低，在不變應(yīng)圖片下雖然高彈形成與粘性（塑性）形變都增加有限，而粘性（塑性）形變則能很快發(fā) 展，有利于聚合物取向；（2）

24、隨溫度升高，聚合物大分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，松弛時(shí)間縮短，由于聚合物的取 向和解取向都是松弛過(guò)程，因此溫度升高也會(huì)使解取向過(guò)程很快發(fā)展。所以溫度對(duì)聚合物取向和解取向 有著相互矛盾的作用。但在一定條件下，取向和解取向的發(fā)展速度不同，聚合物的有效取向取決于這兩 個(gè)過(guò)程的平衡條件。</p><p>　　在溫度高于Tf（或Tm）即聚合物粘度流態(tài)的條件下，聚合物在流動(dòng)或拉伸過(guò)程中都會(huì)有取向結(jié)構(gòu)形成，&

25、#160;溫度高則解取向速度加快，故能否將取向結(jié)構(gòu)凍結(jié)下來(lái)取決于以下因素：</p><p>　?。?）聚合物熔體從加工溫度Tp降低到凝固溫度Ts時(shí)溫度區(qū)間（Tp-Ts)的寬窄。對(duì)非晶聚合物Ts=Tg；</p><p>　　對(duì)結(jié)晶聚合物Ts=Tm；對(duì)部分結(jié)晶的聚合物Ts介于Tg和Tm之間的某一溫度。</p><p>　?。?）熔體從加工溫度Tp降低到凝固溫度Ts之

26、間的松弛時(shí)間。</p><p>　?。?）熔體從加工溫度Tp降低到Ts的冷卻速度。</p><p>　　如果Tp~Ts的溫度區(qū)間寬，則聚合物的松弛時(shí)間長(zhǎng)，容易發(fā)展解取向。非晶聚合物的松弛時(shí)間為Tp降低 到Tg的時(shí)間，結(jié)晶聚合物的松弛時(shí)間則為Tp降低到Tm的時(shí)間。顯然（Tp-Tg）〉（Tp-Tm），所以結(jié)晶聚合 物在成型加工的冷卻過(guò)程較易凍結(jié)取向結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品中的取向度比非

27、晶聚合物高。使熔體從Tp降低到Ts的冷 卻速度與冷卻溫度Tc有關(guān)。如果冷卻溫度Tc〈Tg則（Tp-Tg）〈（Tp-TC），說(shuō)明冷卻速度很快，松弛時(shí)間 很短特別是驟冷更能凍結(jié)取向結(jié)構(gòu)。反之,如Tg＜T＜Tm(或Tf),對(duì)非晶體聚合物(TP-Tg)＞(Tp-Tc），說(shuō)明 冷卻速度慢，松弛過(guò)程的發(fā)展有利于解取向 ；而結(jié)晶聚合物的（Tp-Ts）〈（Tp-Tc）所以比非晶聚合物 能更多地凍結(jié)取向結(jié)構(gòu)。同時(shí)冷

28、卻速度還與聚合物的比熱、結(jié)晶的熔化熱和導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)。比熱或結(jié)晶 熔化熱愈大、導(dǎo)熱系數(shù)愈低都會(huì)使冷卻速度降低，有利于解取向發(fā)展。 在Tg-Tf（或Tm）間，聚合物通過(guò) 熱拉伸可以取向。由（σ-σy）=ηpε關(guān)系可以看出，隨溫度升高聚合物塑性粘度ηp降低。當(dāng)拉伸形成 ε不變時(shí)，屈服應(yīng)力σy和拉伸應(yīng)力σ也隨溫度升高而降低（圖3-27和圖3</p><p>　　在室溫附近進(jìn)行的拉伸通常稱為冷

29、拉伸，由于溫度低于聚合物松弛速度慢，大的拉伸比和快的拉伸速度 會(huì)引起拉伸應(yīng)力急劇上升，超過(guò)極限時(shí)容易引起材料斷裂。所以冷拉伸通常適用于材料的Tg較低和拉伸比 Λ 較小的情況。如果要求取向度大，則須在Tg--Tm（或Tf）間進(jìn)行拉伸。幾種聚合物的拉伸溫度如表3-3 所示。</p><p>　　表 3-3 幾種主要聚合物的拉伸溫度</p><p>　

30、　聚合物產(chǎn)品形式Tg℃T,℃拉伸溫度℃熱定型 ℃溫度</p><p>　　聚對(duì)苯二酸薄膜6726778--80 180--230</p><p>　　乙二酯纖維8126780--90 180--230</p><p>　　等規(guī)聚丙烯薄膜、纖維-35 165--180120--150

31、 150</p><p>　　聚苯乙烯薄膜100105--155</p><p>　　高密度聚乙烯纖維-8013690--115</p><p>　　聚酰胺-6纖維45228150 100--180</p><p>　　聚酰胺-66纖維45264100--190<

32、/p><p>　　聚丙烯腈纖維9080--120 110--140</p><p>　　聚合物拉伸過(guò)程的熱效應(yīng)還會(huì)引起被拉伸材料溫度升高，如果它拉伸條件（如拉伸速度）不變，溫度的 變動(dòng)會(huì)引起聚合物出現(xiàn)粗細(xì)或厚薄不均以及產(chǎn)品整個(gè)長(zhǎng)度的取向不均勻的現(xiàn)象。這種不均勻的拉伸尤其 會(huì)使半結(jié)晶聚合物形成不同的取向結(jié)晶，引起性能變化。因此，使聚合物處于等溫拉

33、伸過(guò)程才能獲得性能 穩(wěn)定的取向材料。但拉伸為一連續(xù)過(guò)程，在過(guò)程中取向度逐漸提高，拉伸粘度也相應(yīng)增加。所以，如要進(jìn) 一步提高取向度就需沿拉伸過(guò)程形成一定的溫度梯度。 </p><p>　　一: 拉伸比的影響 </p><p>　　在一定溫度下材料的屈服應(yīng)力作用下被拉伸的倍數(shù)稱為自然拉伸比Λ，亦即材料拉伸前后長(zhǎng)度（L0和L） 之比。表示為Λ="L/L0。

34、被拉伸材料的取向程度隨拉伸比增大（圖3-29）。各種聚合物的自然拉伸比不 同,這和聚合物的結(jié)構(gòu)和物理性能有關(guān),通常象聚苯乙烯這類聚合物,其Λ約為1.5~3.5;結(jié)晶度不太高的聚 酯,聚酰胺等的Λ約為2.5~5;高結(jié)晶度的聚合物如高密度聚乙烯,聚丙烯等的Λ可達(dá)5-10。大多數(shù)聚合物的 Λ約為4~5。單軸拉伸時(shí)Λ可達(dá)3~10。而雙軸拉伸時(shí)每個(gè)方向的Λ為3~4。</p><p>　?。ǘ?/p>

35、 聚合物結(jié)構(gòu)和低分子物的影響 </p><p>　　取向有賴于鏈段和分子活動(dòng)能力。所以聚合物的鏈段結(jié)構(gòu)、鏈的柔性、分子量和結(jié)晶能力等影響取向作 用。一般鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、柔性大、分子量較低的聚合物、鏈段的活動(dòng)能力強(qiáng)，粘流活化能低，容易形變和取 向。但松弛時(shí)間短也容易發(fā)生解取向。除非這種聚合物能夠結(jié)晶，否則取向結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性差，聚甲醛、高 密度聚乙烯、等規(guī)聚丙烯等屬于這種情況。相反，鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜

36、、鏈的剛性大、分子量高（意味著纏結(jié)點(diǎn)增 加）、分子間作用大（如含有極性基團(tuán)或有氫鍵形成）的聚合物，鏈段的活動(dòng)能力弱、松弛時(shí)間長(zhǎng)、粘流 活化能高，故取向較困難。需在較大應(yīng)力下才能取向。但解取向也難于發(fā)展，故取向結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，聚碳酸酯 等屬于這種情況。能結(jié)晶的聚合物取向時(shí)比非晶態(tài)聚合物需要更大應(yīng)力，但取向結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，例如聚酰胺、 聚對(duì)苯二甲酸乙二酯等即如此。在聚合物中引入其它物質(zhì)如溶劑等，能降低聚合物的Tg

37、和Tf，使高彈形變 活化能減小，松弛時(shí)間縮短；同時(shí)還能減弱體系中的內(nèi)摩擦，從而使聚合物受力時(shí)形變加速，易于取向， 取向應(yīng)力和溫度都有顯著降低。但溶劑和增塑劑的加入，也同時(shí)增大了聚合物的解取向速度。取向后去溶 劑或使聚合物形成凝膠都有利于保持取向結(jié)構(gòu)。聚丙烯腈以及某些</p><p>　　取向?qū)酆衔镄阅艿挠绊?lt;/p><p>　　非晶聚合物取向后，沿應(yīng)力作用方

38、向取向的分子鏈大大提高了取向方向的力學(xué)強(qiáng)度；但垂直于取向方向 的力學(xué)強(qiáng)度則因承受應(yīng)力的是分子間的次價(jià)鍵而顯著降低。因此拉伸取向的非晶聚合物沿拉伸方向的拉伸 強(qiáng)度Q、斷裂伸長(zhǎng)率ε、和沖擊強(qiáng)度I均隨取向度提高而增大（圖3-30）。例如聚苯乙烯薄膜取向方向的Q 和E 分別要比垂直方向的OT和ET提高將近三倍，而沖擊強(qiáng)度甚至要提高八倍。在拉力方向和垂直于拉力方 向的90。范圍內(nèi)，拉伸薄膜中強(qiáng)度是隨偏離拉力

39、方向的角度（即取向角）增大而減小的（圖3-31）。取向 結(jié)晶聚合物的力學(xué)強(qiáng)度主要由連接晶片的伸直鏈段所貢獻(xiàn)，其強(qiáng)度隨抻直鏈增加而增大晶片間伸直鏈段的 存在還使結(jié)晶聚合物具有韌性和彈性。通常，隨取向度提高，材料的密度和強(qiáng)度都相應(yīng)提高，而抻長(zhǎng)率逐 漸降低。</p><p>　　雙軸取向時(shí)制品中沿平面方向的力學(xué)各向異性與相互垂直的兩個(gè)方向的拉伸倍數(shù)有關(guān)。當(dāng)兩個(gè)方向的拉 伸倍數(shù)相同

40、時(shí)，平面內(nèi)的各向異降差別很小。如果一個(gè)方向盤的拉伸倍數(shù)大于另一個(gè)方向時(shí)，則另一個(gè)方 向強(qiáng)度增加的同時(shí)另一個(gè)方向強(qiáng)度將有所削弱。雙軸取向改善了單軸取向時(shí)力學(xué)強(qiáng)度弱的方面，使薄片或 薄膜在平面內(nèi)兩個(gè)方向上都傾向于具有單軸取向的優(yōu)良性質(zhì)。與未取向材料相比，雙軸取向的薄膜大或薄 片在平面的任何方向上均有較高的抗張強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和抗沖擊強(qiáng)度，抗龜裂能力也有所提高。取向還 使某些性的聚合物如聚苯乙烯、聚甲基

41、丙烯酸甲酸等韌性增加，擴(kuò)展了用途。</p><p>　　聚合物通過(guò)流動(dòng)取向引起力學(xué)強(qiáng)度有變化也和拉伸取向的情況相似，即制品中流動(dòng)方向的力學(xué)強(qiáng)度也高 于垂直方向的強(qiáng)度。在通常加工溫度下，注射制品中流動(dòng)方向的抗張強(qiáng)度大約是垂直方向的1-2.9倍，而 沖擊強(qiáng)度則為1-10倍。  聚合物取向后其它性能也發(fā)生了變化。如隨取向度提高，材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度上升，高度取向和結(jié)晶 度高的聚