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第7章聚合物的屈服和断裂
1．试比较非晶态聚合物的强迫高弹性、结晶聚合物的冷拉、硬弹性聚合物的拉伸行为和嵌段共聚物的应变诱发塑料一橡胶转变，从结构观点加以分析，并指出其异同点。 答：（1）玻璃态聚合物在大外力的作用下发生的大形变其本质与橡胶的高弹形变一样，但表现形式却有差别，此称为非晶体态聚合物的强迫高弹性。强迫高弹性主要是由聚合物的结构决定的。强迫高弹性的必要条件是聚合物要具有可运动的链段，通过链段的运动使链的构象改变。所以分子链不能太柔软，否则在玻璃态是由于分子堆砌的很紧密而很难运动；同时分子链的刚性也不能太大，刚性太大分子链不能运动。 （2）结晶聚合物的冷拉：第一阶段，应力随应变线性的增加试样被均匀的拉长，到达一点后，截面突然变得不均匀，出现细颈。第二阶段，细颈与非细颈部分的截面积分别维持不变，而细颈部分不断扩展，非细颈部分逐渐缩短，直至整个试样完全变细为止。第三阶段，成颈后的试样重新被均匀的拉伸，应力又随应变的增加而增加直到断裂点。在外力的作用下，分子在拉伸方向上开始取向，结晶聚合为中的微晶也进行重排，甚至在某些晶体可能破裂成较小的单位，然后再去向的情况下再结晶。
（3）硬弹性聚合物的拉伸行为：易结晶的聚合物熔体，在较高的拉伸应力场中结晶时，可以得到具有很高弹性的纤维或薄膜材料，而其弹性模量比一般橡胶却要高的多。 受体拮抗剂实验方法E.S.Clark提出一种片晶的弹性弯曲机理。由于在片晶之间存在由系带分子构成的连接点，是使硬弹材料在收到张力时，内部晶片将发生弯曲和剪切弹性变形，晶片间被拉开，形成网格状的结构，因而可以发生较大的形变，而且变形越大，应力越高，外力消失后，靠晶片的弹性回复，网格重新闭合，形变可大部分回复。
（5）嵌段共聚物的应变诱发塑料—橡胶转变：材料在室温下像塑料，在外力的作用下，
能够发生很大的形变，移去外力后也能很快的回复。如果接着进行第二次拉伸，则会像橡胶的拉伸过程材料呈现高弹性。经拉伸变为橡胶的试样，在室温下放置较长的时间又能回复拉拉伸前的塑料性质。了解形态变化
（6）异同点：玻璃态聚合物的冷拉温度范围是Tb到Tg，而结晶聚合物是Tg到Tm。玻璃态聚合物的冷拉只发生分子链的取向，不发生相变，而结晶聚合物的拉伸结晶的破坏、取向和在结晶的过程。结晶聚合物在第二阶段应力基本不变。硬弹性材料拉伸时不出现成颈现象，与结晶聚合物不同。应变诱发
塑料—橡胶移去外力，便可迅速回复，不需加热至Tg 或者Tm。
2．你见到过塑料的银纹吗?银纹与裂缝有哪些区别?
答：区别：（1）裂缝是完全由空隙构成的，而银纹是由沿外力方向高度取向的聚合物微纤及其纤维的空洞组成，因而银纹质量不为零，但其密度较本体的降低；（2）银纹具有可逆性，在压力或Tg以上退火时银纹能回缩后或消失，裂缝则不能；（3）银纹先产生再过渡到裂缝。
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3．为什么聚合物的实际强度总是达不到理论强度值?
答：材料内部微观结构的不均匀和缺陷是导致强度下降的主要原因。实际高分子材料中总是存在这样那样的缺陷，如表面划痕、杂质、微孔、晶界及微裂缝等，这些缺陷尺寸很小但危害很大，会造成局部的应力集中，使材料提前破坏，单纯的理论计算往往没考虑这点；另外，实际的高分子也不能完全取向，不可能使分子链在同一截面上同时断裂，因此聚合物的实际强度往往达不到理论强度值。
4．聚合物的脆性断裂与韧性断裂有什么区别?在什么条件下可以相互转化?
答：区别：（1）脆性断裂发生在材料屈服之前，材料只有普弹形变，应力-应变关系是线性或接近线
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压力维持阀性，形变量小，断裂伸长率小于5%，而且在拉伸应力的作用下，微裂纹会迅速发展，最终导致脆性断裂。而在韧性断裂时，材料先发生屈服，随后可以发生大形变，应力应变关系是非线性的，断裂伸长率大于10%，然后由于屈服剪切带的发展导致韧性断裂；
（2）两者断口形貌很不相同，脆性断裂口与外力相垂直，表面平整光滑，截面积几乎没有改变，而韧性断裂的断口不规则，表面粗糙，截面积缩小。脆性断裂和韧性断裂并没有严格的界限。聚合物材料的韧性随温度的升高而增大，随应变速率的提高而减小，当降低温度，提高应变速率时，材料从韧性断裂变为脆性断裂。
5．请举一个实际例子说明玻璃态聚合物的强迫高弹形变。
答：玻璃态聚合物在大外力的作用下发生的大形变，其本质与橡胶的高弹形变一样，但表现的形式却有差别，为了与普通的高弹形变区别开来，通常称为强迫高弹形变。
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