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目录第一章高分子材料的合成工艺 (1)1.1 基本概念 (1)1.2 高分子聚合物的聚合反应 (3)1.2.1 缩合聚合 (3)1.2.2 加成聚合 (3)1.2.3 开环聚合 (5)1.3 高分子聚合物的聚合方法 (6)1.3.1本体聚合 (6)1.3.2 溶液聚合 (6)1.3.3悬浮聚合 (7)1.3.4乳液聚合 (8)1.4 高分子塑料的混合与塑化 (8)1.4.1原料的准备 (9)1.4.2 混合 (9)1.4.3塑化 (10)1.4.4粉碎和粒化 (11)第二章高分子材料的成型加工工艺 (13)2.1 成型工艺原理 (13)2.2 可加工性质 (13)2.3成型加工工艺 (14)2.3.1挤出 (14)2.3.2 注射模塑 (16)2.3.3 中空吹塑成型 (19)2.3.4 热成型 (19)2.3.5 拉幅薄膜成型 (20)2.3.6 冷成型 (20)2.4 橡胶的塑炼与混炼 (21)2.4.1 生胶的塑炼 (21)2.4.2 塑炼工艺 (23)2.4.3、胶料的混炼 (25)2.4.5 混炼工艺 (27)第三章高分子材料改性 (30)3.1 绪论 (30)3.2 化学改性 (30)3.2.1 化学反应的特征 (31)3.2.2 聚合物的基团反应 (32)3.2.3 聚合物的共聚反应 (35)3.2.4 氧化处理改性 (35)3.3物理改性 (36)3.3.1 高分子共混 (36)3.3.2 有机小分子共混 (38)3.3.3 无机小分子共混 (38)3.4 加工工艺改性 (38)3.4.1 聚合物聚合度的改变 (38)3.4.2 等离子体处理 (39)3.4.3 热处理 (39)第四章塑料性能检测 (40)4.1 绪论 (40)4.2.塑料性能测试的概述 (40)4.2.1 概述 (40)4.2.2 塑料性能测试的标准 (41)4.2.3 热塑性塑料性能测试样条制备 (42)4.2.4 性能测试时试验条件 (42)4.3 塑料物理性能测试 (43)4.3.1 塑料密度与相对密度的测定 (43)4.3.2 塑料吸水性的测试 (44)4.4 塑料力学性能测试 (44)4.4.1 拉伸性能测试 (44)4.4.2 弯曲性能测试 (45)4.4.3 冲击性能测试 (45)4.4.4 塑料硬度测试 (45)4.5塑料热性能测试 (46)4.5.1 塑料的热稳定性能测试 (46)4.5.2 塑料流动性测试 (47)4.6塑料老化性能测试 (49)4.6.1定义 (49)4.6.2 引起老化的原因 (50)4.6.3老化现象 (50)4.6.4研究老化的意义 (50)4.6.5 老化试验方法 (50)4.7 塑料其他性能测试 (50)4.7.1透光率与雾度的测试 (50)4.8 常用的性能测试仪器操作 (54)4.8.1 力学性能检测设备 (54)4.8.2 热学性能检测设备 (55)4.8.3 光学性能检测设备 (55)4.8.4 塑料老化性能及有关理化性能检测设备 (56)4.8.5 实验室加工设备 (56)附表：各种高分子材料的简称 (57)第一章高分子材料的合成工艺1.1 基本概念单体(Monomer)----高分子化合物是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物，也称为高分子、大分子等。
第一章绪论1．高分子材料分为哪几类？（高分子材料是一定配合的高分子化合物（由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂组成）在成型设备中，受一定温度和压力的作用熔融塑化，然后通过模塑制成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。
分为塑料、橡胶、纤维三类）2．塑料、橡胶、纤维分类？3．名词解释：工程塑料通用塑料特种塑料化学纤维合成纤维4．生产塑料制品的完整工序有哪五个？原料准备、成型、机械加工、修饰和装配5. 热塑性高分子材料和热固性高分子材料得物理性质及加工性能比较（见讲义）。
第二章高分子材料成型原理1．高分子材料的熔融性能热传递三种方式：热传导、对流、辐射聚合物的加热与冷却都不易由于聚合物的表观粘度随摩擦升温而降低，使物料熔体烧焦的可能性不大2．聚合物的流动和流变性能拉伸流动和剪切流动，各类型流体的流动曲线，影响高聚物熔体粘度的因素，粘度、流动稠度、流动指数、流动性的关系，熔体流动速率熔体流动速率——在规定的温度、压力（2160×9.81×10-3N）下，每10min内通过国标指定尺寸（书P76装料筒直径φ9.55±0.025mm, 出料口直径φ2.095±0.005mm）毛细管的试样总质量（克数）单位：克/10分钟3．聚合物熔体的弹性流动缺陷：管壁上的滑移，端末效应，离模膨胀，弹性对层流的干扰，熔体破裂，鲨鱼皮，产生原因熔体破裂——当挤出速率逐渐增加，挤出物表面将出现不规则现象（畸变、支离和断裂），甚至使内在质量受到破坏。
离模膨胀——被挤出的聚合物熔体断面积远比口模断面积大，称为离模膨胀鲨鱼皮——挤出物周边具有周期性的皱褶波纹。
4．高分子材料的成型性能聚合物的聚集态:结晶态、玻璃态、高弹态、粘流态等聚集态可挤压性、可模塑性、可纺性、可延性概念5．成型过程中的取向作用拉伸取向（薄膜双向拉伸后，拉伸后的薄膜在拉伸方向上的拉伸强度和抗蠕变性能会提高。
6．高分子材料的降解与交联交联、交联度熟化降解——高分子材料化学键的断链、交联、主链化学结构改变、侧基改变以及上述四种作用的综合交联——线性大分子链之间以新的化学键连接、形成三维网状或体型结构的反应。
高分子材料成型加工考试重点内容及部分习题答案第二章高分子材料学1、热固性塑料：未成型前受热软化，熔融可塑制成一定形状，在热或固化剂作用下，一次硬化成型。
受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。
在溶剂中不溶。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例：PF、UF、MF2、热塑性塑料：受热软化、熔融、塑制成一定形状，冷却后固化成型。
再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加工。
在溶剂中可溶。
化学结构是线型高分子。
举例：PE聚乙烯，PP聚丙烯，PVC 聚氯乙烯。
3、通用塑料：是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。
4、工程塑料：具有较好的力学性能，拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。
举例：PA聚酰胺类、ABS、PET、PC5、缓冷：Tc=Tmax，结晶度提高，球晶大。
透明度不好，强度较大。
6、骤冷（淬火）：Tc<Tg，大分子来不及重排，结晶少，易产生应力。
结晶度小，透明度好，韧性好。
定义：是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物，在该温度下保持一段时间后，快速冷却使其来不及结晶，以改善制品的冲击性能。
7、中速冷：Tc>=Tg，有利晶核生成和晶体长大，性能好。
透明度一般，结晶度一般，强度一般。
8、二次结晶：是指一次结晶后，在一些残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程。
9、后结晶：是指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程。
第三章添加剂1、添加剂的分类包括工艺性添加剂（如润滑剂）和功能性添加剂（除润滑剂之外的都是，如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂）2、稳定剂：防止或延缓高分子材料的老化，使其保持原有使用性能的添加剂。
针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素，可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂（防老剂）、光稳定剂。
热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。
高分子材料及应用各章试题总结第一章绪论1【单选题】材料研究的四要素是？∙A、合成/加工、结构/成分、性质、实用性能∙∙B、合成/加工、结构/成分、性质、使用性能∙∙C、分子结构、组分、性质、使用性能∙∙D、分子结构、组分、性质、实用性能∙我的答案：B2【多选题】未来新一代材料主要表现在哪些方面？∙A、既是结构材料又具有多种功能的材料∙∙B、具有感知、自我调节和反馈等能力的智能型材料∙∙C、制作和废弃过程中尽可能减少污染的绿色材料∙∙D、充分利用自然资源，能循环作用的可再生材料∙我的答案：ABCD3【判断题】材料的性能可分为两类，一种是材料本身所固有的称之为功能物性，另一种是通过外场刺激所转化的性能称为特征性能。
∙我的答案：∙4【判断题】材料的特征性能是指在一定条件下和一定限度内对材料施加某种作用时，通过材料将这种作用转换为另一种作用的性质。
例如许多材料具有把力、热、电、磁、光、声等物理量通过“物理效应”、“化学效应”、“生物效应”进行相互转换的特性。
∙我的答案：∙5【判断题】材料的功能物性是指材料本身所固有的性质，包括热学、电学、磁学、力学、光学等。
∙我的答案：6【简答题】材料科学的内容是什么？∙我的答案：一是从化学角度出发，研究材料的化学组成，健性，结构与性能的关系规律；二是从物理学角度出发，阐述材料的组成原子，分子及其运动状态与各种物性之间的关系。
在此基础上为材料的合成，加工工艺及应用提出科学依据。
∙7【简答题】材料的基本要素有哪些？∙我的答案：1，一定的组成和配比∙2，具有成型加工性∙3，具有一定的物理性质，并能够保持∙4，回收，和再生性∙5，具有经济价值∙8【简答题】材料科学的主要任务是什么？∙我的答案：就是以现代物理学，化学等基础学科理论为基础，从电子，原子，分子间结合力，晶体及非晶体结构，显微组织，结构缺陷等观点研究材料的各种性能，以及材料在制造和应用过程中的行为，了解结构-性能-应用之间的规律关系，提高现有材料的性能，发挥材料的潜力并探索和发展新型材料以满足工业，农业，生产，国防建设和现代技术发展对材料日益增长的需求。
高分子材料成型加工考试重点内容及部分习题答案第二章高分子材料学1、热固性塑料：未成型前受热软化，熔融可塑制成一定形状，在热或固化剂作用下，一次硬化成型。
受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。
在溶剂中不溶。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例：PF、UF、MF2、热塑性塑料：受热软化、熔融、塑制成一定形状，冷却后固化成型。
再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加工。
在溶剂中可溶。
化学结构是线型高分子。
举例：PE聚乙烯，PP聚丙烯，PVC聚氯乙烯。
3、通用塑料：是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。
4、工程塑料：具有较好的力学性能，拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。
举例：PA聚酰胺类、ABS、PET、PC5、缓冷：Tc=Tmax，结晶度提高，球晶大。
透明度不好，强度较大。
6、骤冷（淬火）：Tc<Tg，大分子来不及重排，结晶少，易产生应力。
结晶度小，透明度好，韧性好。
定义：是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物，在该温度下保持一段时间后，快速冷却使其来不及结晶，以改善制品的冲击性能。
7、中速冷：Tc>=Tg，有利晶核生成和晶体长大，性能好。
透明度一般，结晶度一般，强度一般。
8、二次结晶：是指一次结晶后，在一些残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程。
9、后结晶：是指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程。
第三章添加剂1、添加剂的分类包括工艺性添加剂（如润滑剂）和功能性添加剂（除润滑剂之外的都是，如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂）2、稳定剂：防止或延缓高分子材料的老化，使其保持原有使用性能的添加剂。
针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素，可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂（防老剂）、光稳定剂。
热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。
高分子材料加工工艺第一章绪论1.材料的四要素是什么？相互关系如何？答：材料的四要素是：材料的制备(加工)、材料的结构、材料的性能和材料的使用性能。
这四个要素是相互关联、相互制约的，可以认为：1)材料的性质与现象是新材料创造、发展及生产过程中，人们最关注的中心问题。
2)材料的结构与成分决定了它的性质和使用性能，也影响着它的加工性能。
而为了实现某种性质和使用性能，又提出了材料结构与成分的可设计性。
3)材料的结构与成分受材料合成和加工所制约。
4)为完成某一特定的使用目的制造的材料(制品)，必须是最经济的，且符合社会的规范和具有可持续发展件。
在材料的制备(加工)方法上，在材料的结构与性能关系的研究上，在材料的使用上，各种材料都是相互借鉴、相互渗透、相互补充的。
2.什么是工程塑料？区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”。
答：按用途和性能分，又可将塑料分为通用塑料和工程塑料。
工程塑料是指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100℃的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀性优良等的、可替代金属用作结构件的塑料。
但这种分类并不十分严格，随着通用塑料工程化(亦称优质化)技术的进展，通过改性或合金化的通用塑料，已可在某些应用领域替代工程塑料。
热塑性塑料一般是线型高分子，在溶剂可溶，受热软化、熔融、可塑制成一定形状，冷却后固化定型；当再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加工。
例如：PE、PP、PVC、ABS、PMMA、PA、PC、POM、PET、PBT。
热固性塑料一般由线型分子变为体型分子，在溶剂中不能溶解，未成型前受热软化、熔融，可塑制成一定形状，在热或固化剂作用下，一次硬化成型；一当成型后，再次受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。
如PF（酚醛树脂）、UF（脲醛树脂）、MF（三聚氰胺甲醛树脂）、EP（环氧树脂）、UP（不饱和树脂）等。
3.与其它材料相比，高分子材料具有那些特征（以塑料为例）？答：与其他材料相比，高分子材料有以下特性(以塑料为例)。
高分子材料制备技术作业指导书第1章引言 (4)1.1 高分子材料概述 (4)1.2 制备技术简介 (4)第2章高分子合成基本原理 (5)2.1 高分子合成方法 (5)2.1.1 加聚反应 (5)2.1.2 缩聚反应 (5)2.1.3 模板聚合 (5)2.1.4 原子转移自由基聚合 (5)2.2 高分子聚合反应 (5)2.2.1 自由基聚合 (5)2.2.2 离子聚合 (6)2.2.3 配位聚合 (6)2.2.4 缩聚反应 (6)2.3 高分子结构及其功能 (6)2.3.1 高分子链结构 (6)2.3.2 高分子结晶性 (6)2.3.3 高分子取向 (6)2.3.4 高分子复合材料 (6)2.3.5 高分子功能材料 (6)第3章均相聚合反应 (7)3.1 溶液聚合 (7)3.1.1 原理 (7)3.1.2 操作步骤 (7)3.1.3 注意事项 (7)3.2 乳液聚合 (7)3.2.1 原理 (7)3.2.2 操作步骤 (7)3.2.3 注意事项 (7)3.3 悬浮聚合 (7)3.3.1 原理 (8)3.3.2 操作步骤 (8)3.3.3 注意事项 (8)第4章非均相聚合反应 (8)4.1 本体聚合 (8)4.1.1 概述 (8)4.1.2 基本原理 (8)4.1.3 实验操作 (8)4.2 熔融聚合 (8)4.2.1 概述 (8)4.2.2 基本原理 (9)4.3 水相聚合 (9)4.3.1 概述 (9)4.3.2 基本原理 (9)4.3.3 实验操作 (9)第5章高分子材料添加剂 (9)5.1 稳定剂 (9)5.1.1 光稳定剂 (9)5.1.2 热稳定剂 (10)5.1.3 抗氧化剂 (10)5.2 填充剂 (10)5.2.1 无机填充剂 (10)5.2.2 有机填充剂 (10)5.3 润滑剂 (10)5.3.1 外润滑剂 (10)5.3.2 内润滑剂 (10)5.4 阻燃剂 (10)5.4.1 无机阻燃剂 (10)5.4.2 有机阻燃剂 (11)第6章热塑性高分子材料制备 (11)6.1 热塑性塑料概述 (11)6.2 聚乙烯制备 (11)6.2.1 制备方法 (11)6.2.2 工艺流程 (11)6.2.3 影响因素 (11)6.3 聚丙烯制备 (11)6.3.1 制备方法 (12)6.3.2 工艺流程 (12)6.3.3 影响因素 (12)6.4 聚氯乙烯制备 (12)6.4.1 制备方法 (12)6.4.2 工艺流程 (12)6.4.3 影响因素 (12)第7章热固性高分子材料制备 (13)7.1 热固性塑料概述 (13)7.2 酚醛树脂制备 (13)7.2.1 原料选择与配比 (13)7.2.2 缩合反应 (13)7.2.3 凝胶化与固化 (13)7.2.4 后处理 (13)7.3 环氧树脂制备 (13)7.3.1 原料选择与配比 (13)7.3.2 开环聚合 (13)7.3.3 固化 (14)7.4 不饱和聚酯树脂制备 (14)7.4.1 原料选择与配比 (14)7.4.2 酯化反应 (14)7.4.3 固化 (14)7.4.4 后处理 (14)第8章橡胶材料制备 (14)8.1 天然橡胶 (14)8.1.1 橡胶树种植与采集 (14)8.1.2 天然橡胶的制备 (14)8.1.3 天然橡胶的性质与应用 (14)8.2 合成橡胶 (14)8.2.1 丁苯橡胶 (14)8.2.2 顺丁橡胶 (15)8.2.3 丁腈橡胶 (15)8.2.4 氯丁橡胶 (15)8.3 硫化橡胶 (15)8.3.1 硫化橡胶的制备原理 (15)8.3.2 硫化橡胶的配方设计 (15)8.3.3 硫化橡胶的功能评价 (15)8.3.4 硫化橡胶的应用 (15)8.4 特种橡胶 (15)8.4.1 硅橡胶 (15)8.4.2 氟橡胶 (15)8.4.3 聚氨酯橡胶 (15)8.4.4 氯磺化聚乙烯橡胶 (15)8.4.5 热塑性弹性体橡胶 (15)第9章复合材料制备 (15)9.1 复合材料概述 (16)9.2 纤维增强复合材料 (16)9.2.1 纤维的选择 (16)9.2.2 基体材料 (16)9.2.3 制备工艺 (16)9.3 层状复合材料 (16)9.3.1 层状复合材料的结构 (16)9.3.2 制备工艺 (16)9.4 颗粒增强复合材料 (17)9.4.1 颗粒的选择 (17)9.4.2 制备工艺 (17)第10章功能性高分子材料制备 (17)10.1 功能性高分子概述 (17)10.1.1 功能性高分子的定义与分类 (17)10.1.2 功能性高分子的基本性质与特点 (17)10.1.3 功能性高分子的应用领域 (17)10.2.1 导电高分子材料的类型与结构 (17)10.2.2 导电高分子材料的制备方法 (17)10.2.3 导电高分子材料的应用实例 (17)10.3 磁性高分子材料 (17)10.3.1 磁性高分子材料的结构与分类 (18)10.3.2 磁性高分子材料的制备技术 (18)10.3.3 磁性高分子材料的应用研究 (18)10.4 光学活性高分子材料 (18)10.4.1 光学活性高分子材料的特性与分类 (18)10.4.2 光学活性高分子材料的制备方法 (18)10.4.3 光学活性高分子材料的应用领域 (18)10.5 生物医用高分子材料 (18)10.5.1 生物医用高分子材料的特性与要求 (18)10.5.2 生物医用高分子材料的分类与选用 (18)10.5.3 生物医用高分子材料的制备与加工技术 (18)10.5.4 生物医用高分子材料的应用实例 (18)第1章引言1.1 高分子材料概述高分子材料是一类由相对分子质量较高的化合物构成的材料，具有独特的物理、化学及生物学功能。
第2章 有机高分子材料的性能、应用和制备2.1引论在前一章中我们集中论述了高分子材料的结构特点和结构模型，在本章中将对高分子材料的特性、应用和制备方法作一个简要的论述。
我们首先讨论高分子材料的力学和热机械力学性能。
然后再着重讨论制备方法和应用的有关问题。
2.2应力应变性能有机材料的力学性能描述许多都延续了对金属材料适用的特性参数，如弹性模量、抗拉强度、冲击强度和疲劳强度等，对许多有机高分子材料用简单的拉伸实验就可描述以上这些常用的性能特征。
但对绝大多数有机高分子材料而言，它们对延伸速率、温度和环境的化学条件（如水、氧、有机溶剂等）特别敏感。
鉴于这样的情况，对有机高分子材料而言，适当改变一下测试手段和测试方法是完全有必要的，特别是对如橡胶这类高聚物。
对高分子聚合物应力-应变曲线有三种类型，如图2.1所示。
图16高分子聚合物应力-应变曲线图2.1类型的高分子聚合物应力-应变曲线曲线A 表示的是脆断型的高分子材料应力应变曲线，它只有弹性变形，在弹性区就发生脆断。
曲线B 表示的是和金属韧性断裂差不多的断裂方式，这类高分子材料在拉伸初期有一定的弹性变形，然后是屈服和塑性变形，最终断裂。
曲线C 所表示的是另一类只是弹性变形的高分子材料，这些类似橡胶弹性（很大的塑性变形量发生在应力不大的区域内）的10 应变应力（M P a ）2030405060 01 2 3 4 5 6 78ABC高分子材料被称为弹性体。
高分子材料在许多性能方面和金属都不一样，比如拿弹性模量来说，高分子材料可低到7Mpa 但对一些刚性好的高分子材料也可高达35000MPa ；而金属的弹性模量的典型值在48000到410000MPa 之间，比高分子材料高很多。
高分子材料的最大抗拉强度在240MPa ，而金属约为4100MPa 。
金属材料的延伸率一般在100%以下，而高分子材料最大延伸率可达1000%。
表2.1中给出一些常见的高分子材料室温下的有关力学性能。
另外，高分子材料的力学性能对温度十分敏感，图2.2是有机玻璃在不同温度下的拉伸曲线示意图。
图中有几点值得注意，随温度增加：（1）弹性模量降低；（2）抗拉强度减低；（3）韧性增强。
在4℃下有机玻璃是脆性断裂，然而在60℃是就变成了韧性断裂。
形变速率对力学性能也有很大影响，形变速率越低，则它和温度升高有同样的效应。
表2.1 常用高分子材料的性能材料比重 g/cm 3弹性模量 102MPa 抗拉强度MPa 断裂延伸率% 聚乙烯 0.917-0.932 1.7-2.8 9.0-14.5 100-650 聚乙烯 （高密度） 0.952-0.96510.6-10.922-3110-1200聚氯乙烯 1.30-1.58 24-41 6.0-7.5 40-80 聚四氟乙烯 2.14-2.20 4.0-5.5 14-34 200-400 聚丙烯 0.90-0.91 11-16 31-41 100-600 聚苯乙烯 1.04-1.05 23-33 36-52 1.0-2.5 有机玻璃 1.17-1.20 22-31 48-76 2-10 酚醛塑料 1.24-1.32 28-48 34-62 1.5-2.0 尼龙66 1.13-1.15 76-83 60-300 聚酯(PET) 1.34-1.39 28-41 59-72 50-300 聚碳酸酯1.202466110对有机高分子材料的变形机制的了解有利于我们对它的力学性能的掌握。
在这个问题上，有两个值得注重的模型。
其中之一就是半晶态模型，我们将立即在下一节进行讨论。
这些材料的强度是主要的考虑因素。
另一个模型就是弹性体的特别的力学性能，这将在稍后讨论。
应力（M P a ）10 020 304050 60 70 80 4℃20℃30℃ 40℃50℃60℃图17 有机玻璃在不同温度下的拉伸曲线6图2.2 有机玻璃在不同温度下的拉伸曲线示意图2.3半晶态高分子材料的形变许多半晶态高分子材料具有球晶结构，球晶是由辐射状的晶片和非晶区组成，晶片是由折叠链分子构成。
形变过程中，晶片和非晶过渡区的形变模型如图2.3所示，它分几个不同的形变过程。
在形变初期，在非晶区的调整下，晶片带相互关联并滑移；在第二阶段中，晶片带发生转动，晶片中的折叠链向应力方向取向；在继续的过程中晶片开始解体，各个小片和非晶区内的纽链相连；在最后一个形变过程中，晶片和非晶区的纽链都沿应力方向取向。
因此相当大的形变在高分子材料中形成一种取向性很强的结构。
当然，在此过程中，晶球发生相应的形变。
半晶态的高分子材料的特性在变形中经历了一个较大的变化过程，在图中所示的各个阶段，如果遇上阻碍，那么形变抗力都将加大。
比如，如果分子链缠结，则会干扰链的运动，因此有机物得到强化。
分子链的缠结可以是由射线照射产生，当一个有机高分子材料暴露于射线时，射线将某些分子链折断并重组，这就是分子链缠结的一个原因。
尽管分子键（即范德瓦尔斯键）比共价键弱得多，但是它们是分子链形变运动的主要限制力，事实上，有机高分子材料的的机械性能主要决定于这种弱键的大小。
结晶度对有机高分子材料的力学性能有较大的影响，其主要原因就是它对范德瓦尔斯键有较大影响。
在结晶区，分子排列长程有序，原子结构紧密，因此，范德瓦尔斯力作用大大加强；然而，在非晶区内，情况恰恰相反，由于原子排列杂乱无章，原子间距大，范德瓦尔斯键大大削弱。
因此，结晶度的提高对高分子材料的力学性能有增进和加强的作用。
有关化学组成、分子链的支链大小等对结晶度的影响等，我们在前面的讲授中已经提及，在此不再赘述。
(a)(b)图2.3 高分子材料的不同变形阶段的分子形态和微观结构另一个对机械性能有较大影响的是分子链的分子量，对分子量不是很高的高聚物，机械强度随分子量的增加而增强，聚乙烯的强度和结晶度和分子量的关系图如图2.4所示。
图2.4 聚乙烯的强度和结晶度和分子量的关系图(c)(d)(e)204060801001000020000 3000040000分子量结晶度（%）粘滑液 软蜡 脆蜡韧蜡硬塑料软塑料在商业上用以增强塑料的是图2.3(e)中所示的预拉伸方法，以便它事先取向并由此得到强化。
这个过程和金属冷拉强化似乎非常相似。
预拉伸常用于材料纤维的强化。
以上我们描述了高分子材料变形的微观机制，但是半晶态高分子材料变形的宏观机制也值得我们的注意，图2.5中表示的是这个过程。
上屈服点下屈服点图2.5半晶态高分子材料变形的宏观机制图2.5中可见上下屈服点清晰可辨，在上屈服点，试样中部出现一小的缩颈，在这个缩颈区内，分子链开始了向应力方向取向，并导致局域的强化。
因此，在这个缩颈区内的样品不再缩颈，而是缩颈区长度不断沿样品长度方向增加，伴随这个现象，分子链向应力方向的取向也不断进行。
这种拉伸现象可和金属的变形作比较，对金属，一旦形成了缩颈，则变形只在缩颈区内进行。
2.4熔融和玻璃转变现象2.4.1 T m和T g的定义由于高分子材料对温度敏感，所以以下章节的讨论都围绕这个问题进行，我们将从熔融和玻璃化转变入手，逐一讨论高分子材料对温度敏感的有关问题。
熔点或玻璃转变点的确定是用和陶瓷完全相同的方式，即用比容和温度的相关曲线来描述的，右图就是这样的曲线图，A 和C 两条曲线分别表示无定形态（非晶态）和晶态固体的比容-温度曲线，和陶瓷材料中没有什么不同。
晶态材料在熔点T m 处比容有一个跃变；而完全非晶态的材料，曲线是平稳变化的，只是在温度降低时在玻璃转变温度T g 处有一个曲线斜率的轻微变化，在T g 以下材料处于固态，在T g 以上固体先呈橡胶似固体，然后随温度增加而变为粘滞液体。
对于半晶态的高分子材料（曲线B ），情况介于以上两种情况之间，可观察到熔点和玻璃转变温度两图2.6 几个典型温度个现象，这两个温度点是十分重要的特征，许多高分子材料就是由这两个温度的大小来表征的。
2.4.2影响T m 和T g 的因素晶体高分子材料在熔化过程中，从固态时分子原子排列长程有序变成为粘滞液态时的长程无序状态。
在低温下，原子在静止位置微微振动，相互之间不是独立的，因此，在分子链的相邻原子之间有很多范德瓦尔斯键的作用，随温度升高，振动加强，甚至是可以达到相互同步，这样分子链横向的运动也产生了，在高温时它影响到很多分子链原子；在熔融时，它的作用足以解除范德瓦尔斯力的作用，因此可产生完全无规的分子原子结构。
晶态和半晶态高分子材料熔点的高低和影响分子链原子的范德瓦尔斯键成键的因素有关，如分子支链的多少，结晶度，分子量等。
例如，支链越多，分子链间原子的成键越困难，因此熔点低；因而，分子量或分子链长增加，熔点上升。
分子链的端点极易参与热振动，因此分子链加长，链端减少，结果为了引起振动需要提供更多的能量，这个能量体现为熔点的增高。
表2.1中列出了若干高分子材料的熔点和玻璃转变点。
表2.1部分典型高分子材料的熔点和玻璃转变点材料玻璃转变温度T g （℃）熔点T m （℃）T gT m晶态 玻璃液体过冷液体 结晶容比 温度 A B C聚乙烯（高密度） 聚乙烯（低密度）聚氯乙烯 聚四氟乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 尼龙66 聚酯 聚碳酸酯-110 -90 87 -90 -14 100 57 73 150115 137 212 327 176 239 265 265 265对非晶态材料而言，玻璃转变点对应着从固体向橡胶状固体的转变。
玻璃转变温度和结构参量有关，温升时这些参量或多或少地影响到分子链的振动和转动。
链的柔度对此影响最大，链刚度越好，温升时转动的可能性越小，玻璃转变点越高。
链的柔度可以通过加入大体积的支链和原子团得到降低，另外键交联的增加也会限制旋转降低柔度，由此玻璃转变点提高。
T m 和T g 随分子量变化的关系图如图2.7所示，T m 和T g 在分子量不是很高时对分子量的增加很敏感。
但是分子量达到一定程度后就不再对T m 和T g 有重大影响。
图中也显示出高分子材料的性能随温度和分子量的变化情况。
在分子量较低、温度较高时，高分子材 料呈液态；对分子量中等和很高时，在高温 区高分子材料呈粘液和橡胶状。
在分子量不 高、温度较低时，高分子材料呈晶态固体， 然而在分子量增加时，结晶度逐步减小。
2.5热塑性和热固性高分子材料高分子材料的一种分类就是通过它们对高温环境反应出的力学性能不同而分类的，因此就有热塑性和热固性高分子材料之分。
热塑性高分子材料的性质是，在高温下变软可塑，最后可以变为液体，但是冷却时又会恢复固性，这个过程是可逆的并且可以多次重复。
这些高分子材料常用热压法生产成型。
从分子角度说，由于温升，原子、分子的范德瓦尔斯键被解除，分子链可以相对自由的移动，受力时自然易变形。
当温度高到足以破坏原子间的共价键时，这些塑料遭到破坏，热塑性塑料一般较软富有韧性，但也有较好的冲击韧性。
