了解聚合物斷裂和抗拉強度問題

聚合物的抗拉強度一般為20～80MPa，比金屬低得多，但對比其強度要比金屬的高。它具有一定強度，是由分子間范德瓦爾斯鍵、原子間共價鍵及分子間氫鍵決定的。聚合物的實際強度僅為其理論值的事/200。此與其結(jié)構(gòu)缺陷（如裂紋、雜質(zhì)、氣泡、空洞和表面劃痕）和分子鏈斷裂不同時性有關(guān)。

那么影響聚合物實際強度的因素仍然是其自身的結(jié)構(gòu)，主要的結(jié)構(gòu)因素有：

1）高分子鏈極性大或形成氫鍵能顯著提高強度，如氫氯乙烯極性比聚乙烯大，所以前者強度高，尼龍有氫鍵，其強度又比聚乙烯高。

2）主鏈剛性大，強度高，但是鏈剛性太大，會使材料變脆。

3）分子鏈支化程度增加，因分子鏈間距增大，降低抗拉強度。如低密度聚乙烯支化程度高，其抗拉強度就比高密度聚乙烯的低。

4）分子間適度進行交聯(lián)，提高抗拉強度，如輻射交聯(lián)的PE（聚乙烯）比未交聯(lián)PE的抗拉強度提高一倍；但交聯(lián)過多，因影響分子鏈取向，反而隱低強度等。

在拉應(yīng)力作用下，非晶態(tài)聚合物（如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氯乙烯）的某些薄弱地區(qū)，因應(yīng)力集中產(chǎn)生局部塑性變形，結(jié)果在其表面或內(nèi)部或在裂紋附近出現(xiàn)閃亮的、細(xì)長形的銀紋（Craze）。

銀紋在非晶態(tài)聚合物的拉伸脆性斷裂中有重要作用。一般認(rèn)為，銀紋生成是非晶態(tài)聚合物斷裂的先兆。在外力作用下，銀紋質(zhì)因其內(nèi)部存在非均勻性（如有外來物質(zhì)或雜質(zhì)）而產(chǎn)生開裂，并形成孔洞。隨后形成的孔洞。隨后形成的孔洞與已有的孔洞連接起來，在垂直應(yīng)力方向上形成微裂紋。微裂紋區(qū)連續(xù)出現(xiàn)銀紋，使微裂紋相連擴展，引起宏觀斷裂。因此，在工程上非晶態(tài)聚合物的斷裂過程，包括外力作用下銀紋和非均勻區(qū)的形成、銀紋質(zhì)的斷裂、微裂紋的形成、裂紋擴展和后斷裂等幾個階段。與金屬材料相比，聚合物形成銀紋類似于金屬韌性斷裂前產(chǎn)生的微孔。

結(jié)晶態(tài)聚合物的脆性斷裂過程與上述類似。

如果聚合物屈服后局部塑性變形方式為產(chǎn)生剪切形變帶，當(dāng)剪切形變帶穿越過試樣時，材料就產(chǎn)生韌性剪切斷裂。

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