1、第四章第四章 高分子材料的主要高分子材料的主要物理性能物理性能第一节第一节 高分子材料的分子运动、高分子材料的分子运动、力学状态转变及热性能力学状态转变及热性能橡胶材料橡胶材料：室温下富有弹性，在：室温下富有弹性，在-100C时则变成硬脆状时则变成硬脆状塑料塑料（有机玻璃）：室温下是硬脆的玻璃状，而在（有机玻璃）：室温下是硬脆的玻璃状，而在100 时变成柔软有弹性的橡皮状时变成柔软有弹性的橡皮状 高分子的高分子的微观结构微观结构高分子的高分子的宏观性能宏观性能分子运动分子运动一、一、高分子运动的特点高分子运动的特点o 分子运动单元和模式的分子运动单元和模式的多重性多重性o 分子运动的分子运动的
2、时间依赖性时间依赖性o 分子运动的分子运动的温度依赖性温度依赖性（一）（一）运动单元和模式的多重性运动单元和模式的多重性o 高分子整链的运动高分子整链的运动n 高分子链质量中心发生位移。高分子链质量中心发生位移。o 高分子链段的运动高分子链段的运动n 高分子链的构象发生变化高分子链的构象发生变化n 高分子链的质量中心位置不变高分子链的质量中心位置不变o 高分子链中的小运动单元高分子链中的小运动单元n 链节、键长、键角、侧基和支链等的运动链节、键长、键角、侧基和支链等的运动o 在外场作用下，高分子材料从一种平衡状态通过分子运动在外场作用下，高分子材料从一种平衡状态通过分子运动而转变到另一种平衡状
3、态是需要时间的，这种时间演变过而转变到另一种平衡状态是需要时间的，这种时间演变过程称作程称作松弛过程松弛过程，所需时间称，所需时间称松弛时间松弛时间。o 取决于分子运动单元的大小。运动单元越大，运动中所受取决于分子运动单元的大小。运动单元越大，运动中所受的阻力越大，松弛时间越长。的阻力越大，松弛时间越长。n 键长、键角：与小分子运动相仿，键长、键角：与小分子运动相仿，1081010Sn 链段：分钟链段：分钟n 分子链：几分钟、几小时、几天、几个月分子链：几分钟、几小时、几天、几个月（二）（二）高分子运动的时间依赖性高分子运动的时间依赖性（三）高分子运动的温度依赖性（三）高分子运动的温度依赖性o
4、 松弛时间与温度的关系松弛时间与温度的关系n 温度温度，分子热运动能，分子热运动能 力力n 温度温度，体积体积，分子运动空间分子运动空间 最终使松弛时间最终使松弛时间o 时温等效原理：时温等效原理：由于高分子材料的分子运动既与温度有关，也与由于高分子材料的分子运动既与温度有关，也与时间有关。因此，观察同一个松弛现象，升高温度时间有关。因此，观察同一个松弛现象，升高温度和延长外场作用时间得到的效果是等同的。和延长外场作用时间得到的效果是等同的。二、高分子材料的力学状态及转变二、高分子材料的力学状态及转变（一）非晶态线型高分子材料（一）非晶态线型高分子材料（二）结晶高分子材料（二）结晶高分子材料（
5、三）体型高分子材料（三）体型高分子材料非晶态线型高分子材料的三个力学状态非晶态线型高分子材料的三个力学状态 气态气态低分子物质低分子物质 液态液态 固态固态 温度升高温度升高 液态（粘性流体）粘流态液态（粘性流体）粘流态高分子物质高分子物质 固态（软如橡胶）高弹态固态（软如橡胶）高弹态 固态（硬如玻璃）玻璃态固态（硬如玻璃）玻璃态非晶态线型高聚物的形变温度关系曲线非晶态线型高聚物的形变温度关系曲线实验示意图实验示意图负荷负荷加热炉加热炉高分子试样高分子试样形变形变模量模量温度温度T形变与模形变与模量量gTfTABCDE非晶态线型高分子材料的三个力学状态非晶态线型高分子材料的三个力学状态非晶态线
6、型高聚物的三个力学状态非晶态线型高聚物的三个力学状态A区：区：o 玻璃态玻璃态：*形变小，形变小，0.11%或更小或更小 *模量大，模量大，1010 N/cm2 *形变可逆且瞬时完成形变可逆且瞬时完成 *为玻璃性状为玻璃性状o 分子运动机制：分子运动机制：仅有仅有链节、链节、侧基侧基等小单元能运动，分等小单元能运动，分子链段和整个分子链处冻子链段和整个分子链处冻结状。结状。形变形变模量模量温度温度T形变与模量形变与模量gTfTABCDEC区：区：o 高弹态高弹态：*形变大，形变大，1001000%*模量小，模量小，106 N/cm2 *形变可逆、是一个松弛过程形变可逆、是一个松弛过程 *为橡胶
7、性状为橡胶性状o 分子运动机制：分子运动机制：分子分子链段链段解冻可以进行运动。解冻可以进行运动。非晶态线型高聚物的三个力学状态非晶态线型高聚物的三个力学状态通过链段运动使分子链呈现局部伸展的构象，但此时的热能还不足以使通过链段运动使分子链呈现局部伸展的构象，但此时的热能还不足以使分子链整链运动，分子链相互缠结形成网络，链段又有回复卷曲的趋势。分子链整链运动，分子链相互缠结形成网络，链段又有回复卷曲的趋势。这两种作用相互平衡，使曲线出现一个平台区。这两种作用相互平衡，使曲线出现一个平台区。形变形变模量模量温度温度T形变与模量形变与模量gTfTABCDE非晶态线型高聚物的三个力学状态非晶态线型高
8、聚物的三个力学状态E区：区：o 粘流态：粘流态：*形变很大形变很大 *模量极小可流动模量极小可流动 *形变不可逆、是一个松弛过程形变不可逆、是一个松弛过程 *呈粘性流动状呈粘性流动状o 分子运动机制：分子运动机制：整个整个分子链分子链解冻，可以运动，解冻，可以运动，高分子链高分子链质量中心质量中心发生位移发生位移形变形变模量模量温度温度T形变与模量形变与模量gTfTABCDE非晶态线型高聚物的形变温度关系曲线非晶态线型高聚物的形变温度关系曲线形变形变模量模量温度温度T形变与模量形变与模量gTfTABCDE小单元的运动小单元的运动链段的运动链段的运动链段出现相对位移链段出现相对位移整根分子链的整
9、根分子链的相对运动相对运动gTfTo 三种力学状态：三种力学状态：n 玻璃态玻璃态n 高弹态高弹态n 粘流态粘流态o 两种转变过程：两种转变过程：n 玻璃化转变玻璃化转变n 粘流转变粘流转变（二）线型晶态高分子的力学状态（二）线型晶态高分子的力学状态1、结晶度结晶度40%晶区较多晶区较多形成连续结晶相形成连续结晶相材料变硬材料变硬晶区熔融后的力学状态有二种情况：晶区熔融后的力学状态有二种情况：o分子量很大时分子量很大时(Tf Tm)：晶区熔：晶区熔融融进入高弹态进入高弹态温度继续温度继续升高升高进入粘流态进入粘流态o分子量不太大时分子量不太大时(Tf Tm)：晶区：晶区熔融熔融直接进入粘流态直
10、接进入粘流态1fT2fTmT低相对分子质量低相对分子质量高相对分子质量高相对分子质量温度温度T形变量形变量0（三）体型（交联）高分子材料的力学状态（三）体型（交联）高分子材料的力学状态交联高聚物不溶不熔，交联高聚物不溶不熔，不存在粘流态不存在粘流态o 交联度低时交联度低时链段可以运动链段可以运动存在玻璃态和高弹态存在玻璃态和高弹态o 交联度高时交联度高时链段运动困难链段运动困难始终处于玻璃态始终处于玻璃态交联度增加交联度增加温度温度形变形变三、高分子材料的玻璃化转变三、高分子材料的玻璃化转变（一）玻璃化转变现象及（一）玻璃化转变现象及Tg的测定的测定1、重要性、重要性o T Tg 时高聚物处于
11、高弹态（橡胶）时高聚物处于高弹态（橡胶）o T 化学键能，强化学键能，强度取决于化学键能。度取决于化学键能。相对分子质量相对分子质量拉伸强度拉伸强度PSPC（二）影响拉伸强度的结构因素（二）影响拉伸强度的结构因素o 结晶（结晶度、晶粒尺寸、晶体结构）结晶（结晶度、晶粒尺寸、晶体结构）n结晶度结晶度，屈服强度、拉伸强度、硬度、弹性模量，屈服强度、拉伸强度、硬度、弹性模量，断裂伸长率、，断裂伸长率、韧性韧性n晶粒晶粒，强度、伸长率、模量、韧性，强度、伸长率、模量、韧性n拉伸强度：伸直链晶体拉伸强度：伸直链晶体串晶串晶球晶球晶结晶度（）结晶度（）65758595拉伸强度（拉伸强度（MPa）14.41
12、82540断裂伸长率（）断裂伸长率（）50030010020聚乙烯的断裂性能与结晶度的关系聚乙烯的断裂性能与结晶度的关系均匀小球晶均匀小球晶大球晶大球晶应变应变应力应力（二）影响拉伸强度的结构因素（二）影响拉伸强度的结构因素o交联交联n对于玻璃态聚合物，交联对脆性强度的影响不大，但对高弹态材对于玻璃态聚合物，交联对脆性强度的影响不大，但对高弹态材料的强度影响很大。料的强度影响很大。n随交联度提高，橡胶材料拉伸模量和强度都大大提高，达到极值随交联度提高，橡胶材料拉伸模量和强度都大大提高，达到极值强度后又趋于下降。断裂伸长率连续下降。强度后又趋于下降。断裂伸长率连续下降。交联度交联度拉伸强度拉伸强
13、度断裂伸长率断裂伸长率（二）影响拉伸强度的结构因素（二）影响拉伸强度的结构因素o 取向取向n平行于取向方向上强度、模量、伸长率平行于取向方向上强度、模量、伸长率n垂直于取向方向上强度、模量、伸长率垂直于取向方向上强度、模量、伸长率o 缺陷缺陷o 添加剂添加剂（二）影响拉伸强度的结构因素（二）影响拉伸强度的结构因素温度升高，模量和强度下降，伸长率变大，屈服应力下降。温度升高，模量和强度下降，伸长率变大，屈服应力下降。温度对醋酸纤维素应力应变曲线的影响温度对醋酸纤维素应力应变曲线的影响应应力力应变应变6550250-25（三）影响拉伸行为的外部因素（三）影响拉伸行为的外部因素1、温度的影响：、温度
14、的影响：应力应变曲线：应力应变曲线：硬而脆硬而脆硬而韧硬而韧软而韧软而韧材料力学状态：材料力学状态：玻璃态玻璃态高弹态高弹态粘流态粘流态应变速率对应变速率对PMMA真应力应变曲线的影响真应力应变曲线的影响1234真应变真应变 真应力真应力应应变变速速率率增增大大10.2吋吋/分分41.28吋吋/分分31.13吋吋/分分20.8吋吋/分分（三）影响拉伸行为的外部因素（三）影响拉伸行为的外部因素2、拉伸速率的影响：、拉伸速率的影响：应变速率增大，屈服应力增大。应变速率增大，屈服应力增大。（三）影响拉伸行为的外部因素（三）影响拉伸行为的外部因素3、环境压力的影响：、环境压力的影响：压力增大，强度提高
15、，伸长率变大，屈服应力增大。压力增大，强度提高，伸长率变大，屈服应力增大。聚苯乙烯的应力应变曲线随环境压力的变化（聚苯乙烯的应力应变曲线随环境压力的变化（T31C）0.1MPa40MPa100MPa200MPa300MPa400MPa应变应变应力应力（四）强迫高弹形变与（四）强迫高弹形变与“冷拉伸冷拉伸”特殊环境条件下，高分子材料的两种特殊特殊环境条件下，高分子材料的两种特殊拉伸行为：拉伸行为：o 非晶高分子材料的强迫高弹形变非晶高分子材料的强迫高弹形变o 晶态高分子材料的晶态高分子材料的“冷拉伸冷拉伸”o 现象现象：有些玻璃态高分子在大应力作用下能产：有些玻璃态高分子在大应力作用下能产生大的
16、形变生大的形变(高弹形变高弹形变)o 产生原因产生原因：n本质是在高应力下，原来卷曲的分子链段被强迫发生本质是在高应力下，原来卷曲的分子链段被强迫发生运动、伸展、发生大形变，如同处于高弹态的情形。运动、伸展、发生大形变，如同处于高弹态的情形。n提高应力升高温度。外力使链段运动松弛时间提高应力升高温度。外力使链段运动松弛时间1、非晶高分子材料的强迫高弹形变、非晶高分子材料的强迫高弹形变2、晶态高分子材料的、晶态高分子材料的“冷拉伸冷拉伸”1234567TgTmTb应变应变应力应力结晶聚合物在不同温度下的应力应变曲线结晶聚合物在不同温度下的应力应变曲线冷拉伸的微观机理：冷拉伸的微观机理：o温度范围
17、：远低于温度范围：远低于Tg 至至Tm 附近附近o应力作用使原有的结晶结构破坏，球晶、片晶被拉开分裂成更小的应力作用使原有的结晶结构破坏，球晶、片晶被拉开分裂成更小的结晶单元，分子链从晶体中被拉出、伸直，沿着拉伸方向排列。结晶单元，分子链从晶体中被拉出、伸直，沿着拉伸方向排列。2、晶态高分子材料的、晶态高分子材料的“冷拉伸冷拉伸”形成新的取向的折叠链结构形成新的取向的折叠链结构形成完全伸展链结构形成完全伸展链结构（五）高分子材料的增强（五）高分子材料的增强/增韧改性增韧改性1.增强改性增强改性n 基本思想基本思想：用填充、混合、复合等方法，将增：用填充、混合、复合等方法，将增强材料加入到高分子
18、材料基体中，提高材料的强材料加入到高分子材料基体中，提高材料的力学强度或其他性能。力学强度或其他性能。n 常用的增强材料常用的增强材料：粉状填料（零维材料）（：粉状填料（零维材料）（如如碳黑、白碳黑碳黑、白碳黑）、纤维（一维材料）（）、纤维（一维材料）（如如玻璃玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、天然纤维等纤维、碳纤维、硼纤维、天然纤维等）、）、片状填片状填料（二维材料）等。料（二维材料）等。几种橡胶采用碳黑增强的效果对比几种橡胶采用碳黑增强的效果对比橡胶橡胶拉伸强度拉伸强度/MPa纯胶纯胶含碳黑橡胶含碳黑橡胶增强倍数增强倍数非结晶型非结晶型硅橡胶硅橡胶0.3413.740丁苯橡胶丁苯橡胶1.9619.
19、010丁腈橡胶丁腈橡胶1.9619.610结晶型结晶型天然橡胶天然橡胶19.031.41.6氯丁橡胶氯丁橡胶14.725.01.7丁基橡胶丁基橡胶17.618.61.1高分子材料高分子材料拉伸强度拉伸强度/10-5Pa断裂伸长率断裂伸长率（）（）抗冲击强度抗冲击强度（Jm-1)弹性模量弹性模量/109Pa热变形温度热变形温度(1.86MPa)/K聚乙烯（未增强）聚乙烯（未增强）2256078.50.78321聚乙烯（增强）聚乙烯（增强）7553.82366.19399聚苯乙烯（未增强）聚苯乙烯（未增强）5792.015.72.75358聚苯乙烯（增强）聚苯乙烯（增强）9601.11318.34
20、377聚碳酸酯（未增强）聚碳酸酯（未增强）618601666282.16405417聚碳酸酯（增强）聚碳酸酯（增强）13701.719647011.7420422尼龙尼龙66（未增强）（未增强）68660542.75339359尼龙尼龙66（增强）（增强）20602.21995.9812.55473部分玻璃纤维增强热塑性塑料的性能部分玻璃纤维增强热塑性塑料的性能2、高分子材料的增韧改性、高分子材料的增韧改性1.橡胶增韧塑料橡胶增韧塑料n机理机理：橡胶粒子能提高脆性塑料的韧性，是因为橡胶粒子：橡胶粒子能提高脆性塑料的韧性，是因为橡胶粒子分散在基体中，形变时成为应力集中体，能促使周围基体分散在基体
21、中，形变时成为应力集中体，能促使周围基体发生脆韧转变和屈服。发生脆韧转变和屈服。n屈服的主要形式屈服的主要形式：引发大量：引发大量银纹银纹和形成和形成剪切屈服带剪切屈服带，吸收，吸收大量变形能，使材料韧性提高。剪切屈服带还能终止银纹，大量变形能，使材料韧性提高。剪切屈服带还能终止银纹，阻碍其发展成破坏性裂缝。阻碍其发展成破坏性裂缝。2.塑料的非弹性体增韧改性塑料的非弹性体增韧改性n机理：加入刚性有机填料（机理：加入刚性有机填料（rigid organic filler，ROF)、刚、刚性无机填料，使基体发生脆韧转变。性无机填料，使基体发生脆韧转变。ROF粒子发生粒子发生“冷冷拉变形拉变形”，吸
22、收变形能。，吸收变形能。第四节第四节 高分子溶液的性质及应用高分子溶液的性质及应用 高分子溶液是生产实践和科学研究均要碰到的问题高分子溶液是生产实践和科学研究均要碰到的问题生产实践中：生产实践中：浓溶液浓溶液油漆，涂料，胶粘剂，纺丝液，制备油漆，涂料，胶粘剂，纺丝液，制备复合材料用到的树脂溶液（电影胶片片基），高聚复合材料用到的树脂溶液（电影胶片片基），高聚物物/增塑剂浓溶液等。增塑剂浓溶液等。稀溶液稀溶液分子量测定及分子量分级（分布）用分子量测定及分子量分级（分布）用到的稀溶液。到的稀溶液。一、高分子材料的溶解和溶胀一、高分子材料的溶解和溶胀（一）（一）溶解过程的特点溶解过程的特点o溶解过程
23、缓慢，且先溶胀再溶解溶解过程缓慢，且先溶胀再溶解o非晶态高分子材料比结晶高分子材料易于溶解非晶态高分子材料比结晶高分子材料易于溶解o交联高分子材料只溶胀，不溶解交联高分子材料只溶胀，不溶解（二）溶剂选择原则（二）溶剂选择原则o 极性相似原则极性相似原则n 极性高分子易溶于极性溶剂极性高分子易溶于极性溶剂n 非极性高分子易溶于非极性溶剂非极性高分子易溶于非极性溶剂例如：例如：n 天然橡胶、丁苯橡胶等能溶于非极性碳氢化合物溶剂天然橡胶、丁苯橡胶等能溶于非极性碳氢化合物溶剂（如苯、石油醚、甲苯、己烷等）；（如苯、石油醚、甲苯、己烷等）；n 聚乙烯醇不能溶于苯而能溶于水中。聚乙烯醇不能溶于苯而能溶于水
24、中。o 溶解度参数相近原则溶解度参数相近原则22121)(MVHVM 溶液总体积溶液总体积 溶剂的体积分数溶剂的体积分数 溶质的体积分数溶质的体积分数 溶剂的溶解度参数溶剂的溶解度参数 溶质的溶解度参数溶质的溶解度参数1212根据根据Hildebrand溶度公式：溶度公式：0.27.1210mG 溶解过程是溶质和溶剂分子的混合过程，在恒温恒溶解过程是溶质和溶剂分子的混合过程，在恒温恒压下，过程能自发进行的必要条件是混合自由能压下，过程能自发进行的必要条件是混合自由能 0mmSTHG对于非极性或弱极性的非晶态高分子，一般要求对于非极性或弱极性的非晶态高分子，一般要求（二）溶剂选择原则（二）溶剂选
25、择原则 例：例：聚丙烯腈聚丙烯腈31.4，二甲基甲酰胺，二甲基甲酰胺24.7，按溶解度，按溶解度参数相近原则二者似乎不相溶，但实际上聚丙稀腈在室参数相近原则二者似乎不相溶，但实际上聚丙稀腈在室温下就可以溶于二甲基甲酰胺，为什么？温下就可以溶于二甲基甲酰胺，为什么？o 广义酸碱作用原则广义酸碱作用原则 酸酸（电子接受体、亲电子体）（电子接受体、亲电子体）碱碱（电子给予体、亲核体）（电子给予体、亲核体）例：例：判断聚氯乙烯判断聚氯乙烯(19.4)能溶于哪种溶剂：氯仿能溶于哪种溶剂：氯仿(19.0)、环己酮环己酮(20.2)聚氯乙烯与环己酮之间能产生氢键：聚氯乙烯与环己酮之间能产生氢键：ClCHO（
26、二）溶剂选择原则（二）溶剂选择原则方法方法端基分析膜渗透压法蒸汽压法沸点上升法测得平均相对分子质量的类型适用相对分子质量范围 31042104106 3104 104方法方法冰点下降法光散射法粘度法超速离心沉降法测得平均相对分子质量的类型适用相对分子质量范围 104103107103108102106二、相对分子质量及分布的测定二、相对分子质量及分布的测定nMnMnMnMnMwMMzM测定高分子材料平均相对分子质量的方法及适用范围测定高分子材料平均相对分子质量的方法及适用范围溶剂溶液半透膜半透膜溶剂1、相对分子质量测定举例：渗透压法、相对分子质量测定举例：渗透压法（Osmomit pressu
27、re）渗透压公式：渗透压公式：)1(T2cAMRcn渗透压；渗透压；c溶液浓度，溶液浓度，A维利系数维利系数 通过实验分别测定若干不同浓通过实验分别测定若干不同浓度溶液的渗透压，用度溶液的渗透压，用/c 对对c 作图得作图得到直线，根据斜率求得到直线，根据斜率求得A2，根据截，根据截距可求得距可求得nM2、相对分子质量分布测定方法举例：凝胶渗透色谱法、相对分子质量分布测定方法举例：凝胶渗透色谱法（GPC）GPC按分子尺寸按分子尺寸分离大分子原理分离大分子原理（1）将被测高分子稀溶液从色谱柱上方加）将被测高分子稀溶液从色谱柱上方加入，然后用溶剂连续洗提。入，然后用溶剂连续洗提。流出液中相对分子质
28、量大的分子首先流出液中相对分子质量大的分子首先流出，相对分子质量小的分子最后流出。流出，相对分子质量小的分子最后流出。（2）用示差折光检测仪测定出试样相对分）用示差折光检测仪测定出试样相对分子质量分布情况。子质量分布情况。Ven第五节第五节 高分子液体的流变性高分子液体的流变性o 高分子材料粘流态（或浓溶液）流动的特征：材料高分子材料粘流态（或浓溶液）流动的特征：材料的形变除有不可逆的流动成分外，还有部分可逆的的形变除有不可逆的流动成分外，还有部分可逆的弹性形变部分。因此，这种流动称为弹性形变部分。因此，这种流动称为“弹性流动弹性流动”或或“类橡胶液体流动类橡胶液体流动”。o 具体表现：具体表
29、现：n粘性流动：剪切变稀行为粘性流动：剪切变稀行为n弹性形变：挤出胀大、熔体破裂、法向应力差等弹性形变：挤出胀大、熔体破裂、法向应力差等高分子液体的流动曲线高分子液体的流动曲线牛顿流体牛顿流体l 牛顿流体：牛顿流体：剪切应力与剪切速率成正比剪切应力与剪切速率成正比0l 假塑性流体：假塑性流体：剪切速率增大，表观粘度降剪切速率增大，表观粘度降低，呈剪切变稀效应低，呈剪切变稀效应假塑性流体假塑性流体剪切变稀现象剪切变稀现象o 剪切变稀现象剪切变稀现象：粘度随剪切速度提高而下降。：粘度随剪切速度提高而下降。o 产生原因：产生原因：当体系所受的剪切应力或剪切速率较大时，当体系所受的剪切应力或剪切速率较
30、大时，一方面高分子链的构象发生明显变化，这种变化主要一方面高分子链的构象发生明显变化，这种变化主要源于大分子链沿流动方向取向；另一方面由于过程进源于大分子链沿流动方向取向；另一方面由于过程进行速度快，体系没有足够的时间充分松弛，使长链大行速度快，体系没有足够的时间充分松弛，使长链大分子偏离原来的平衡构象。取向的大分子间相对流动分子偏离原来的平衡构象。取向的大分子间相对流动阻力减小，剪切速率或者剪切应力越大，大分子链的阻力减小，剪切速率或者剪切应力越大，大分子链的取向越快，取向程度越高，使体系宏观粘度下降，出取向越快，取向程度越高，使体系宏观粘度下降，出现现“剪切变稀剪切变稀”现象。现象。高分子
31、液体流动中的弹性效应高分子液体流动中的弹性效应1 1、挤出胀大现象、挤出胀大现象 现象现象：又称口型膨胀效应，是指高分子熔体被强迫挤出口模时，：又称口型膨胀效应，是指高分子熔体被强迫挤出口模时，挤出物尺寸大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象挤出物尺寸大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象 产生原因产生原因：挤出后外力消失，高弹形变恢复：挤出后外力消失，高弹形变恢复2.不稳定流动和熔体破裂现象不稳定流动和熔体破裂现象o 现象：现象：高分子熔体从口模挤出时，当挤出速率超过某高分子熔体从口模挤出时，当挤出速率超过某一临界速率时，就容易出现弹性湍流，导致流动不稳一临界速率时，就容易出现弹性湍流，导致
32、流动不稳定，挤出物表面粗糙。随挤出速率的增大，可能先后定，挤出物表面粗糙。随挤出速率的增大，可能先后出现波浪形、鲨鱼皮形、竹节形、螺旋形畸变，最后出现波浪形、鲨鱼皮形、竹节形、螺旋形畸变，最后导致完全无规则的熔体破裂。导致完全无规则的熔体破裂。l 原因：原因：高分子液体的弹性储能本高分子液体的弹性储能本领是有限的。当外力作用速率很领是有限的。当外力作用速率很大时，外界赋予液体的形变能力大时，外界赋予液体的形变能力远远超出液体可承受的极限时，远远超出液体可承受的极限时，多余的能量以其它形式表现出来。多余的能量以其它形式表现出来。其中产生新表面、消耗表面能是其中产生新表面、消耗表面能是一种形式，即
33、发生熔体破裂。一种形式，即发生熔体破裂。3.“爬杆爬杆”现象现象l 原因：靠近转轴表面的线速度比较快，分子链容易被拉原因：靠近转轴表面的线速度比较快，分子链容易被拉伸取向，距转轴越近的大分子拉伸取向程度越大。这些伸取向，距转轴越近的大分子拉伸取向程度越大。这些大分子具有自发地回复到原来的卷曲构象的倾向，但是大分子具有自发地回复到原来的卷曲构象的倾向，但是这种弹性回复受到了不断旋转的转轴的限制，从而把这这种弹性回复受到了不断旋转的转轴的限制，从而把这部分弹性能转变为一种包轴的向心力，把熔体分子沿轴部分弹性能转变为一种包轴的向心力，把熔体分子沿轴向挤压形成包轴层。向挤压形成包轴层。4.无管虹吸、拉伸流动无管虹吸、拉伸流动
