高分子材料的物理化学性质
高分子材料的化学和物理性质
高分子材料的化学和物理性质高分子材料是一类具有特殊性质和应用价值的化学材料，它们通常是由重复单元构成的大分子，有着十分复杂的结构和多种功能。
在现代工业、医学、农业等领域中，广泛应用于各种领域中，是一种非常重要的材料。
高分子材料的化学性质高分子材料的化学性质表现在两个方面：其一是基础化学性质，包括构成元素、原子价、化学键的类型等；其二是高分子分子结构和性质之间的关系。
高分子材料的构成元素主要是碳、氢、氧、氮等元素，其中碳和氢的比例最高，这使得高分子材料具有了很高的稳定性和化学惰性。
而由此所形成的非极性高分子的亲水性较低，故表面本身具有的粘性和换能功较大。
高分子材料的原子（分子）价数，是高分子材料的结构和性质之间的重要关系基础，特别是对于它们的物理性质有着重要影响。
其中，材料的原子价数越大，它与其它原子、离子相互结合能力就越大，其物质的力学稳定性也就更强。
而材料的原子价数越小，由此形成的键能越小，就更容易被热或光线破坏。
高分子材料的化学键类型为共价键和离子键，其中，共价键属于共享电子对，包括单键、双键、三键等，具有稳定的结构和物理性质；离子键属于不同原子间电子转移形成的强化学键，具有高的凝结热和强的结构稳定性，但它们化学稳定性差，较易水解，交联性小，因此会对材料的化学性质产生较大的影响。
高分子材料的分子结构和性质之间的关系，是高分子材料化学性质研究的重点之一。
高分子分子结构的多样性制约了高分子材料的性能与用途，而这一特性又与材料的原子价数和化学键相关。
高分子材料的物理性质高分子材料的物理性质主要包括力学性质、热力学性质、电学性质和光学性质。
高分子材料的力学性质是指这类材料在承受外力时所产生的反应。
它通常表现为弹性、塑性和黏弹性等，而其中最为重要的是强度、韧度和硬度。
高分子材料的热力学性质是指高分子材料物质在热力学条件下的行为。
热力学性质包括热膨胀系数、热导率、比热等，高分子材料的这些性质直接影响着高分子材料的应用。
高分子的玻璃化转变
高分子的玻璃化转变
高分子是一类大分子化合物，如塑料、橡胶、纤维素等。
它们具有特殊的物理化学性质，包括玻璃化转变。
玻璃化转变是一种相变过程，指高分子在温度较低时表现为玻璃态，随着温度升高，高分子的分子运动加剧，发生玻璃化转变，由玻璃态转变为流动液态。
高分子的玻璃化转变与其分子结构和物理化学性质密切相关，如分子量、分子链结构、交联度、化学结构等。
玻璃化转变温度是衡量高分子热稳定性和加工性能的重要指标，同时也影响着高分子材料的应用范围。
在工业生产中，通过控制高分子的化学结构和物理化学性质，可以调控其玻璃化转变温度，从而满足不同应用场合的需求。
例如，在制备高强度的纤维素材料时，需控制其玻璃化转变温度低于材料的热稳定温度，以便在热加工过程中不发生分解反应。
而在制备高温稳定性的聚酰亚胺材料时，则需控制其玻璃化转变温度高于使用温度，以确保其在高温下仍能保持稳定。
综上所述，高分子的玻璃化转变是高分子材料重要的物理化学性质之一，对高分子材料的性能和应用具有重要影响。
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《Ch高分子材料》课件
这是一个关于《Ch高分子材料》的PPT课件，旨在介绍CH高分子材料的特点、 制备方法、物理化学性质、应用及未来发展趋势。
1. 介绍CH高分子材料
CH高分子材料定义和特点
CH高分子材料是一类以碳和氢元素为主要组成部分的聚合物，具有高分子量、可塑性强、 化学稳定性好等特点。
通过调控CH高分子 材料的形态和结构， 可以制备纳米级别 的颗粒，用于催化、 药物传递等领域。
吸附分离材料
CH高分子材料具有 较大的比表面积和 可调控的孔径结构， 可用于气体和液体 的吸附分离。
电化学材料
基于CH高分子材料 的电极材料具有优 异的电化学性能， 适用于锂电池、超 级电容器等领域。
5. CH高分子材料未来的发展趋势和应 用前景
2
溶液聚合法
将单体溶解在适合的溶剂中，通过控制反应条件实现高分子聚合。
3
界面聚合法ຫໍສະໝຸດ 在两种不相溶的溶液界面上进行高分子聚合，如亚甲基丙烯酸甲酯聚合法。
4
模板法
利用模板的特殊形状和化学亲和力来控制高分子材料形成，如分子印迹聚合法。
3. CH高分子材料的物理化学性质
结构特征
CH高分子材料具有多样化 的化学结构，包括线性、 支化、交联等。
成键特点
CH高分子材料中的碳-碳 键和碳-氢键是其稳定性和 性能的重要因素。
密度、分子量、分子 量分布
CH高分子材料的密度、分 子量以及分子量分布对其 性能和用途具有重要影响。
4. CH高分子材料的应用
薄膜材料
CH高分子材料可用 于制备透明、柔韧 的薄膜，广泛应用 于包装、显示器等 领域。
纳米颗粒
CH高分子材料在各个领域都扮演着重要角色，并具有广阔的应用前景。
高分子材料的物理和化学性质
高分子材料的物理和化学性质高分子材料是一类重要的工程材料，具有众多独特的物理和化学性质，使其在许多领域中得到广泛应用。
本文将从分子结构、热学性质、力学性质、电学性质、光学性质等方面介绍高分子材料的物理和化学性质。
一、分子结构高分子分子量通常在10^3-10^7之间，相比小分子而言，高分子分子量大，分子体积大，交联度高，分子链上的键合弱、回旋自由度多，这些特征决定了高分子材料具有多段构象、异构性、无规共聚物的存在。
对高分子分子结构的理解对于控制其物理和化学性质，设计合理的高分子材料非常重要。
二、热学性质热学性质是高分子材料性质中关键的一部分，它们决定了高分子材料在各种物理和化学环境中的稳定性和可用性。
热学性质包括热膨胀系数、玻璃化转变、热导率、热变形温度等。
其中，热膨胀系数是指材料在温度变化过程中体积或长度的变化率，该性质对于热稳定性和耐温性的评价非常重要。
玻璃化转变指高分子材料在升温过程中的玻璃化转变温度，此时材料呈脆性固态，具有高强度和刚度，但失去了弹性。
三、力学性质高分子材料的力学性质是其在工程领域中的应用最重要的性质之一，包括拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、硬度等。
高分子材料的力学性质与材料的分子结构密切相关，如分子量、分子量分布、交联度、分子链的取向等。
其中，拉伸强度是材料在拉伸或压缩下的强度；弯曲强度是材料在受力时抵抗变形的能力；冲击强度是指材料在受冲击载荷下的抗冲击能力；硬度是表征材料耐磨性能的一个参数。
四、电学性质电学性质包括电阻率、介电常数、击穿电压等，与高分子材料在电子器件中的应用和可靠性密切相关。
高分子材料的电学性质受到其分子结构、极性、表面状态等因素的影响。
通过改变材料的化学和物理参数，可以改善其电学性能。
五、光学性质高分子材料的光学性质是其在光电领域中的重要应用性能，包括折射率、透明度、吸收系数等。
高分子材料的光学性质取决于分子的键长、键角、现场分布等因素。
通过控制高分子材料分子结构和表面状态等参数来控制其光学性质，从而开发出新的光电器件。
高分子材料化学-第三章1
E 2.051000cal m ol CED ~ 32.94cm3 m ol V
62.2 cal cm3
2.6 108 J m
(a) 溶胀法：
溶胀度法是在一定温度下， 将交联度相同的高分子分别 放在一系列溶度参数不同的 溶剂中使其溶胀，测定平衡 溶胀度，聚合物在溶剂中溶 胀度不同，只有当溶剂的溶 度参数与聚合物溶度参数相 等时，溶胀最好，溶胀度最 大。因此，可把溶胀度最大 的溶剂所对应的溶度参数作 为该聚合物的溶度参数。
(三)交联聚合物的溶胀 交联聚合物由于三维交联网的存在而不会发生溶 解，只能发生溶胀。 交联度越大，溶解度越小。 交联度可以用交联点密度表示。交联聚合物中交 联链的结构单元数Nc占总结构单元数N的分数，通常用 q表示。Q=Nc/N。
制备药用高分子溶液的方法
药用高分子材料大多呈粒状、粉末状，如果将其 直接臵于良溶剂中，易于聚结成团，与溶剂接触的团 块表面的聚合物首先溶解，使其表面粘度增加，不利 于溶剂继续扩散进人颗粒内部。 溶解之初，应采取适宜的方法，使颗粒高度分散， 防止粘聚成团，然后再加入良溶剂进行溶胀和溶解， 这样可以较快的制备高分子溶液。 例如聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠在热水中易溶， 配制其水溶液时，则应先用冷水润湿、分散，然后加 热使之溶解。而羟丙甲纤维素在冷水中比在热水中更 易溶解，则应先用80～90℃的热水急速搅拌分散．由 于其在热水中不溶，颗粒表面不粘，则有利于充分分 散，然后用冷水(5℃左右)使其溶胀，溶解。
参数相差值在±1.5以内时常常可以溶解。所以可以用 溶度参数 作为选择溶剂的参考数据 。 在溶解聚合物时，有时使用混合溶剂，效果更好。对 于混合溶剂的溶度参数 混可由下式计算：
高分子材料的质量标准及检验方法
高分子材料的质量标准及检验方法高分子材料是一类重要的材料，主要包括塑料、橡胶和纤维。
高分子材料的质量标准和检验方法对于保证产品质量的稳定性和可靠性至关重要。
本文将从材料物理性能、化学性能、耐候性能、力学性能、热性能和表面性能等方面介绍高分子材料的质量标准及检验方法。
一、材料物理性能的质量标准及检验方法高分子材料的物理性能包括密度、熔点、玻璃转化温度等。
对于高分子材料来说，密度是一个重要的物理性能，它直接影响材料的重量和成本。
检验方法一般采用浮力法或密度计进行测定。
二、材料化学性能的质量标准及检验方法高分子材料的化学性能包括与酸、碱和溶剂的耐受性、吸湿性以及电气性质等。
检验方法主要包括酸碱溶胀实验、吸湿实验和电性能测试。
三、材料耐候性能的质量标准及检验方法高分子材料的耐候性能是指材料在光、热、氧等外界环境作用下的稳定性能。
检验方法主要包括光照老化试验、热氧老化试验等。
四、材料力学性能的质量标准及检验方法高分子材料的力学性能包括拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等。
检验方法主要包括拉伸试验机、弯曲测试仪和冲击试验机。
五、材料热性能的质量标准及检验方法高分子材料的热性能包括熔融温度、热稳定性和热导率等。
检验方法主要包括热分析仪和热导率测试仪。
六、材料表面性能的质量标准及检验方法高分子材料的表面性能包括光泽度、表面硬度和耐刮花性等。
检验方法主要包括光泽度计、硬度计和耐刮花试验机。
总之，高分子材料的质量标准及检验方法是保证材料质量的重要手段。
通过对材料的物理性能、化学性能、耐候性能、力学性能、热性能和表面性能的检测，可以有效评估材料的性能，从而保证产品的质量稳定性和可靠性。
在实际生产过程中，应根据产品的需求和使用环境来选择合适的标准和检验方法，确保高分子材料的优良性能。
七、投料和原材料的质量标准及检验方法除了对成品的质量进行检验外，对投料和原材料的质量也是非常重要的。
投料和原材料的质量直接影响着最终产品的质量稳定性和可靠性。
高分子材料的物理化学性质
在发生玻璃化转变前后，聚合物的许多物理性质 ( 比容、 法测定聚合物的Tg
Tg与聚合物材料使用性能的关系：
Tg>室温，可做塑料使用，Tg 表征塑料的耐热性，即塑料使用的
上限温度(结晶聚合物，Tm为使用上限温度)
注：对于非晶态的极性高聚物，既要符合“溶度参数相近”的规律， 又要符合“极性相近”原则。
3．溶剂化原则
（1）亲电性溶剂能和给电子高分子进行溶剂化而易于溶解。 （2）给电子溶剂能和亲电子性高分子“溶剂化”而利于溶解。 （3）亲（给）电子性相同的溶剂与高分子之间不能进行溶剂化作 用，故不利于溶解，即使溶度参数相近也不例外。 （4）氢键实际上也是一种强烈的溶剂化作用，若溶剂与高分子之 间能生成氢键，则有利于溶解。
生键长、键角的变化，而整个分子链和链段都不能运动，
处于被‘冻结’的状态。
• 该状态下高聚物受力后的形变是很小，形变与受力的
大小成正比，当外力除去后能立刻回复；弹性模量大；
质硬。
• 高弹态：链段运动被激发。受到外力时有 较大形变，撤力时弹性回缩 。 • 粘流态：高聚物在外力作用下发生粘性流
动，它是整个分子链互相滑动的宏观表现。
第一节 高分子溶液的理化性质
一．高聚物溶解过程的特点(相对复杂) 1．高聚物溶解缓慢且分两个阶段
① 溶胀：溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体
积膨胀的现象
② 溶解：高分子以分子状态均匀分散在溶剂中，
形成完全溶解的分子分散的均相体系
2．交联高聚物，只能溶胀，不会溶解。交联 度大的溶胀度小，交联度小的溶胀度大。
6. 高分子溶液的实际制备工艺必须根据高分 子与溶剂的特性而定(P59)
高分子材料的物理化学特性
高分子材料的物理化学特性高分子材料是一类非常常见的材料，广泛应用于各种领域，例如建筑、汽车、电子、医疗、生物等领域。
高分子材料独特的物理化学特性是制造它的原材料和生产工艺的结果，了解这些特性可以帮助我们更好地设计和制造高分子材料产品，提高其性能和可靠性。
一、高分子的分子结构高分子是由大量单体分子通过聚合反应形成的长链分子。
它们通常是由碳、氢、氧、氮等元素组成的大分子，其基本结构包括主链和侧链。
主链是高分子分子结构的基本框架，侧链则可以增强或改变高分子的性质。
例如，聚氨酯聚合物的侧链可以是甲基、乙基、丁基或苯基等，不同侧链对聚氨酯材料的性质有着不同的影响。
二、高分子的力学特性高分子材料的力学特性是指其在外部力下的响应行为，包括弯曲、拉伸、压缩、剪切等方面。
高分子材料的力学特性主要由分子结构、分子量、分子量分布、化学成分、注射成型条件等因素决定。
高分子材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等力学特性是确定其使用寿命和耐用性的关键因素。
三、高分子的热学特性高分子材料的热学特性是指其在温度变化下的物理行为。
高分子材料的热容量、热导率、线膨胀系数等热学特性对于高分子材料的加工工艺、使用环境和耐热性等都有很大的影响。
例如，聚苯乙烯 (PS) 材料的热导率很低，因此在高温环境下很难进行加工和使用。
四、高分子的光学特性高分子材料的光学特性是指其在光学上的反应和行为，包括折射率、透过率、发光性等。
高分子材料中的原子和分子之间的电子极化、氢键和范德瓦尔斯力等，影响其光学特性。
例如，聚苯醚 (PPO) 材料的折射率很高，它常用于制造反射镜、透镜等光学器件。
五、高分子的电学特性高分子材料的电学特性是指其在电场下的反应行为，包括电阻率、介电常数、电容等方面。
高分子材料的电学特性主要来自于电子从一个分子到另一个分子的传递。
例如，聚乙烯 (PE) 材料的电阻率很低，因此它常用于制造电线和缆线等电子器件。
在现代工业领域中，高分子材料的应用越来越广泛，它们的物理化学特性已经成为人们研究和制造高性能高分子材料的关键。
高分子聚合物基本性能
高分子聚合物基本性能
高分子聚合物是一类由长链分子构成的化合物，具有许多特殊的物理和化学性质。
下面将介绍高分子聚合物的一些基本性能。
1. 强度和刚度
高分子聚合物的强度和刚度可以根据其分子结构和化学组成来衡量。
通常，高分子的分子量越高，其强度和刚度也越高。
此外，分子的排列和结晶性质也会对强度和刚度产生影响。
一些常见的高分子材料，如聚丙烯和聚乙烯，具有较高的强度和刚度，适用于结构性应用。
2. 耐热性和耐寒性
高分子聚合物的耐热性和耐寒性是衡量其在不同温度条件下性能稳定性的重要指标。
一些高分子聚合物材料在高温下可能会软化或熔化，而在低温下可能会变脆。
根据具体应用的需求，可以选择适合高温或低温环境的高分子材料。
3. 耐化学性
高分子聚合物通常具有较好的耐化学性，能够抵抗酸、碱、溶
剂等化学物质的侵蚀。
不同的高分子聚合物对于不同化学物质的耐
受性不同，因此在特定的环境中需选择适宜的高分子材料。
4. 电绝缘性和介电性能
由于高分子聚合物大多为非金属材料，它们具有良好的电绝缘
性能和介电性能。
这使得高分子聚合物广泛应用于电子和电气领域，例如制造绝缘材料和电子器件。
5. 可塑性和加工性
高分子聚合物具有良好的可塑性和加工性，能够通过热塑性或
热固性加工方式制成各种形状和尺寸。
这使得高分子聚合物成为理
想的塑料材料，广泛应用于注塑成型、挤出成型、吹塑等加工工艺。
以上是高分子聚合物的一些基本性能。
在选择和应用高分子材料时，需要根据具体需求和环境条件，综合考虑这些性能指标，以确保材料的可靠性和适用性。
高分子材料的物理和化学性能
——聚合物的导热性 ——聚合物的导热性 ⊕一般较差（因靠分子间力结合的）。 一般较差（因靠分子间力结合的）。 ⊕固体聚合物的热导率范围较窄（0.22W·m-1·K-1左 固体聚合物的热导率范围较窄（0.22W· 右）。 ⊕结晶聚合物的热导率稍高，非晶聚合物的热导率 结晶聚合物的热导率稍高， 随分子量增大而增大。 随分子量增大而增大。 ⊕低分子的增塑剂的加入：会使热导率下降。 低分子的增塑剂的加入：会使热导率下降。
——高分子材料的介电常数是以上几种因素所产生 ——高分子材料的介电常数是以上几种因素所产生 介电常数分量的总和。 介电常数分量的总和。 （二）相关数值 ——介电现象产生的原因：分子极化。 ——介电现象产生的原因：分子极化。 介电现象产生的原因 ——介电常数数值：非极性聚合物2左右； ——介电常数数值：非极性聚合物2左右；极性聚合 介电常数数值 见表3 11）。 物3-9（见表3-11）。
——例子：聚偏氟乙烯、涤纶树脂、PP、PC等聚合 ——例子：聚偏氟乙烯、涤纶树脂、PP、PC等聚合 例子 物超薄薄膜驻极体已广泛用于电容器传声隔膜及 计算机贮存器等方面。 计算机贮存器等方面。 ——热释电流：若加热驻极体以激发其分子运动， ——热释电流：若加热驻极体以激发其分子运动， 热释电流 极化电荷将被释放出来，产生退极化电流，称为 极化电荷将被释放出来，产生退极化电流， 热释电流（TSC）。 热释电流（TSC）。
（二）影响因素 ⊕极性：极性聚合物才有明显的介电损耗。 极性：极性聚合物才有明显的介电损耗。 ⊕非晶态极性聚合物：介电谱上一般均出现两个介 非晶态极性聚合物： 电损耗峰，分别记作α 见图3 37）。 电损耗峰，分别记作α和β（见图3-37）。
α峰：相应于主 链链段构象重排， 链链段构象重排， 它和Tg是对应的。 它和Tg是对应的。 Tg是对应的 β峰：相应于次 级转变， 级转变，对聚醋 酸乙烯酯 是柔性侧基的运 动，对PVC相应 PVC相应 于主链的 局部松弛运动。 局部松弛运动。
高分子材料的结构与性质
高分子材料的结构与性质高分子材料是一类由大量重复单元组成的大分子化合物。
这些重复单元通过共价键或其他化学键相连，形成长链或网络结构。
高分子材料的结构与性质密切相关，它们的结构决定了它们的物理、化学以及力学性能。
本文将探讨高分子材料的结构与性质之间的关系。
1. 高分子的化学结构高分子材料的化学结构可以分为线性结构、支化结构和交联结构三种。
1.1 线性结构线性结构的高分子材料由直链或分支较少的链状分子构成。
它们的链状结构使得分子之间的间距较大，容易流动。
因此，线性高分子材料具有良好的可塑性和可加工性。
然而，由于链状结构的易滑动性，线性高分子材料的强度和刚性相对较低。
1.2 支化结构支化结构的高分子材料具有较多的侧基或支链。
支化结构的引入可以增加分子之间的交联点，增强高分子材料的强度和刚性。
同时，支化结构还可以减缓分子链的运动，提高高分子材料的熔点和玻璃化转变温度。
支化结构的高分子材料在保持流动性的同时，还具有较高的强韧性和抗拉强度。
1.3 交联结构交联结构是高分子材料中的三次结构，通过交联点将多个线性或支化的高分子链连接在一起，形成一个三维网络结构。
交联结构的高分子材料具有优异的机械性能，高强度、高耐磨性和高温稳定性。
然而，交联结构的高分子材料通常较脆硬，不易加工。
2. 高分子的物理性质高分子材料的物理性质主要包括熔点、玻璃化转变温度和热胀缩性。
2.1 熔点高分子材料的熔点取决于其结晶性和分子量。
结晶性较高的高分子材料通常具有较高的熔点，因为结晶部分的分子排列更加有序，分子之间的相互作用更强。
另外，分子量较高的高分子材料由于分子间的范德华力较强，也会导致较高的熔点。
2.2 玻璃化转变温度玻璃化转变温度是高分子材料从玻璃态转变为橡胶态的临界温度。
玻璃化转变温度与高分子材料的结构和分子量密切相关。
结晶度较高的高分子材料通常具有较高的玻璃化转变温度，因为结晶区域的链状排列限制了链段的运动。
另外，分子量较大的高分子材料由于分子间的交联较多，也会导致较高的玻璃化转变温度。
高分子材料的微观结构与物理性能研究
高分子材料的微观结构与物理性能研究引言：高分子材料是由大量重复单元结构组成的大分子化合物，其具有独特的物理和化学性质。
研究高分子材料的微观结构与物理性能之间的关系，对于优化材料性能、设计新材料具有重要意义。
一、高分子材料的微观结构高分子材料的微观结构是由聚合物链的排列方式和交联情况决定的。
主要有线性、支化和交联三种结构类型。
1. 线性结构线性高分子材料的聚合物链呈直线排列，没有交联点。
这种结构常见于聚乙烯、聚丙烯等材料中。
由于没有交联点的存在，线性高分子材料具有良好的可加工性和可拉伸性。
2. 支化结构支化高分子材料的聚合物链在聚合物链的主链上分支出若干侧链。
这种结构常见于聚苯乙烯、聚醚硫醚等材料中。
由于支化结构可以减少聚合物链的晶界区域，提高材料的柔韧性和热稳定性。
3. 交联结构交联高分子材料的聚合物链通过共价键交联形成三维网络结构。
这种结构常见于硅橡胶、聚氨酯等材料中。
由于交联结构的存在，材料具有较高的强度和耐热性。
二、高分子材料的物理性能高分子材料的微观结构直接影响其物理性能。
常见的物理性能包括力学性能、热性能、电性能等。
1. 力学性能高分子材料的力学性能包括强度、韧性、硬度等指标。
微观结构决定了材料的晶化程度、晶粒大小等因素，从而影响了材料的力学性能。
例如，线性高分子材料由于没有交联点，往往具有较高的韧性；而交联高分子材料由于其网络结构的存在，具有较高的强度。
2. 热性能高分子材料的热性能主要包括熔融温度、热变形温度等指标。
微观结构中的晶粒大小、晶化程度等因素影响了材料的热性能。
一般来说，材料中晶粒越大、晶化程度越高，其熔融温度和热变形温度越高。
3. 电性能高分子材料的电性能主要包括导电性、介电性等指标。
微观结构中的电荷分布和电子运动情况影响了材料的电性能。
对于具有共轭结构的高分子材料，可以实现电荷的输运和电子的共享，从而具有较好的导电性能。
三、微观结构与物理性能的关系高分子材料的微观结构对其物理性能具有非常重要的影响。
高分子材料的物理化学性质
1
有些有限溶胀的聚合物在升温条件下，可以促进分子链的 运动使之易分离而发生溶解。升温可促进溶解，增加溶解度。
3
二、聚合物溶剂的选择
（1）极性相似原则：相似者相容 （2）溶度参数相近原则：
溶度参数是反映分子间相互作用力大小的一个参数。定 义为单位体积汽化能的平方根。用d来表示。常见溶剂的溶 度参数可查手册。
若难以找到合适的单一溶剂，可选择混合溶剂。混合溶 剂的溶度参数计算如下式：
δm = ψ 1δ1 ＋ψ 2δ2 （ ψ为体积分数）
对温度来说，温度低有利于胶凝，分子形状愈不对称，可 胶凝的浓度越小，但也有加热后胶凝，低温变成溶液的例子， 如泊洛沙姆的胶凝。
电解质对胶凝的影响比较复杂，有促进作用，也有阻止作 用，其中阴离子起主要作用，盐的浓度较大时，SO42-和Cl一般加速胶凝，而I-和SCN-则阻滞胶凝作用。
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（ii）凝胶的性质 ： 触变性：
pH敏感水凝胶是指聚合物的溶胀与收缩随着环境的pH、离 子强度的变化而发生变化。
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离子型水凝胶由于其结构中功能基团的解离作用，使其具有 特殊的溶胀性质。其结构中的离子型基团(如-COOH、-SO3H或-NH2)的解离作用增加了聚合物的亲水性，导致其有较强的吸 水性。同时解离程度的增加，使网络中高分子链上存在大量具 有相同电荷的解离基团，它们之间的静电斥力导致高分子链进 一步的伸展并与水分子充分接触。
物理凝胶受外力作用(如振摇、搅拌或其他机械力)，网状 结构被破坏而变成流体，外部作用停止后，又恢复成半固体凝 胶结构，这种凝胶与溶胶相互转化的过程，称为触变性。其原 因是这些凝胶的网状结构不稳定，振摇时容易破坏，静置后又 重新形成。 溶胀性：
高分子材料
的弹性、塑性、柔顺性，但强度较低、硬度小、耐热性、耐腐蚀性
较差，且可融可熔。线型结构的合成树脂可反复加热软化、冷却硬 化，称为热塑性树脂。
（2）支链型：分子在主链上带有比主链短的支链（如图9-1b）。分
子排列较松，分子间作用力较弱，因而密度、熔点及强度低于线型 高聚物。
（3）体型：分子由线型或支链型高聚物分子以化学键交联形成，呈
(8) 有机硅树脂（OR）
由一种或多种有机硅单体水解而成。 耐热、耐寒、耐水、耐化学腐蚀，但机械 性能不佳，粘结力不高。 用酚醛、环氧、聚酯等合成树脂或用玻璃 纤维、石棉等增强，可提高其机械性能和粘 结力。 返回
2 常用工程塑料制品
(1) 塑料门窗
(2) 塑料管材
(3)塑料壁纸
(4)塑料地板
(5)其他塑料制品
• 千奇百怪的塑料制品让人目不暇接，其中， 正处于研发阶段的一种塑料非常引人注目， 这就是——塑料血液。
这种替代血液虽然可以为伤员供应氧气， 却只能是解决“一时之需”，并不能长期 代替真正的血液。目前，塑料血液的研究 还在起步的阶段，真正生产出来产品可能 还需要十年的时间。
一、塑料的基本组成
• • • • • • 1 2 3 4 5 6 合成树脂 填充料 增塑剂 固化剂 着色剂 稳定剂
(3) 聚苯乙烯塑料（PS）
由苯乙烯单体聚合而成。 透光性好，易于着色，化学稳定性高， 耐水、耐光，成型加工方便，价格较低。 性脆，抗冲击韧性差，耐热性差，易燃， 使其应用受到一定限制。
返回
(4)
聚丙烯塑料（PP）
由丙烯聚合而成。
质轻（密度0.90g/cm3），耐热性较高 （100～120℃），刚性、延性和抗水性均好。 低温脆性显著，抗大气性差，用于室内。
高分子物理与化学
高分子物理与化学高分子物理与化学是一门关于高分子材料的性质、结构、合成和应用的学科。
高分子材料是一类由长链分子构成的材料，具有独特的物理和化学性质，广泛应用于汽车、电子、医疗、建筑等领域。
本文将从高分子物理和化学两个方面介绍这一学科的基本概念和研究进展。
一、高分子物理高分子物理主要研究高分子材料的物理性质，如力学性能、热力学性质、流变学性质等。
其中，高分子材料的力学性能是其最为重要的性质之一，因为它们通常用于承受各种载荷，如拉伸、压缩、弯曲等。
高分子材料的力学性能与其分子结构和分子量密切相关。
分子量越大，高分子材料的强度和刚度就越高，但韧性和延展性就越低。
分子结构的改变也会影响高分子材料的力学性能。
例如，聚合物中的侧链结构可以影响其分子的排列方式，从而影响其力学性能。
高分子材料的热力学性质也是高分子物理的重要研究内容之一。
热力学性质包括热膨胀系数、热导率、热容等。
这些性质在高分子材料的加工和应用中起着重要的作用。
例如，在高分子材料的热成型过程中，需要考虑热膨胀系数的影响，以保证成型后的产品尺寸稳定。
高分子材料的流变学性质也是高分子物理的一个重要研究方向。
流变学性质研究的是高分子材料在外力作用下的变形和流动行为。
高分子材料的流变学性质与其分子结构、分子量、交联程度等因素密切相关。
例如，线性高分子材料的流变学性质通常表现为牛顿流体，而交联高分子材料则表现为非牛顿流体，具有更为复杂的流变学行为。
二、高分子化学高分子化学主要研究高分子材料的合成、结构和性质。
高分子材料的合成方法非常多样，包括聚合反应、缩合反应、交联反应等。
其中，聚合反应是最常用的高分子材料合成方法之一。
聚合反应可以分为自由基聚合、离子聚合、羰基聚合等不同类型，每种类型的聚合反应都有其特定的应用领域和优缺点。
高分子材料的结构也是高分子化学的重要研究内容。
高分子材料的结构通常由其分子量、分子量分布、分子结构等因素决定。
例如，线性高分子材料的分子结构简单，易于合成和加工，但其力学性能和热稳定性相对较差。
高分子材料的特征
高分子材料的特征高分子材料是由许多单体（通常是有机化合物）共价结合形成长链分子的大分子化合物。
这种类型的材料具有众多特殊的物理和化学性质，这些性质与其材料的组成密切相关。
鉴于高分子材料不仅具有独特的物理性质，而且使用也非常广泛，本文将着重介绍高分子材料的特征。
高分子材料的分子量大，具有无限的分子量分布，分子结构复杂，均聚物和共聚物都可见。
由于分子量越大，物理性质越接近实心材料，大分子的高柔性，使得高分子材料具有高韧性和良好的抗切割性能，具有优良的挠曲回复性和耐冲击属性。
这类材料通常具有较高的强度、刚度和硬度，但在应变率较高的情况下，其性能可能会下降。
针对应力水平远低于常温常压下大气压强度的高分子材料，它们需要不断地改进材料的构造，以提高其使用性能。
高分子材料无色透明或色彩丰富。
高分子材料具有高透明度，大多数塑料透光性好，植物纤维材料如全素皮革类材料虽然透光性差，但由于生物桥接和共聚作用的加强，使其表面细节和手感更加接近天然皮革。
并且高分子材料可以根据需要通过染色或添加其他添加剂来提供特定的颜色、亮度和光泽度等性质。
高分子材料具有化学稳定性优良，并且具有较高的耐化学腐蚀性。
大多数的高分子材料具有耐酸、碱、油和有机溶剂等化学物质的能力，可在一定温度和湿度范围内具有较好的化学稳定性。
此外，高分子材料通常更容易处理和加工成形，因此很适合用于制造各种产品和结构，比如注塑件、管道、复杂的组件和工程结构等。
高分子材料比通常使用的金属材料和木材更轻便，体积更小，且节约成本。
在同样的体积和重量下，高分子材料通常比其他材料更轻。
这使得它们具有重要的应用价值，可以用于制造负重轻、大体积的部件或是轻型建筑结构等。
高分子材料具有良好的电学性能。
高分子材料的电学性能多样，它们可以是导体、绝缘体或半导体。
其特殊的电学性能使得高分子材料广泛应用于工业生产和电子行业中。
高分子材料的化学与物理性质
高分子材料的化学与物理性质高分子材料是现代化学工业中非常重要的一类材料。
由于其独特的分子结构和物理性质，高分子材料在各种领域都有广泛的应用。
比如，聚合物材料用于制备塑料、橡胶、纤维等物质，在医疗、电子、航空等领域中也有很多应用。
那么，高分子材料的化学和物理性质是什么？了解这些特性有什么意义？接下来我们深入探讨。
一、高分子材料的化学性质高分子材料的化学性质与其分子结构有关。
高分子材料通常是由重复的单体分子组成的巨大分子，这样的分子结构决定了高分子材料具有独特的化学特性和反应规律。
首先，高分子材料可以进行链延长反应。
链延长是指通过加入新的单体结构，使高分子链继续增长，形成更长的高分子链的反应。
这个过程通常是通过自由基反应、阳离子反应和阴离子反应来实现的。
例如，聚乙烯是由乙烯单体分子通过自由基反应逐渐递增而成的。
其次，高分子材料还可以进行聚合反应。
聚合反应是指仅仅在特定的反应条件下，使单体分子链之间的化学键键合成，以形成高分子链的过程。
聚合反应是一种常见的高分子化学反应，其反应方式受热量、光强、催化剂和其他环境因素的影响，不同的聚合条件可以产生不同的聚合体。
最后，高分子材料还可以进行交联反应。
交联反应是指在高分子材料中引入交联的反应性物质，从而形成高分子材料内部的三维结构。
这种交联化学反应可以通过光固化、热固化和辐射固化等多种方法实现。
交联反应可以使高分子材料具有更高的稳定性和强度，并改善其耐化学性和耐热性等性能。
二、高分子材料的物理性质高分子材料的物理性质影响着材料在各个领域中的应用。
高分子材料常常表现出典型的高分子性质，如高分子链的柔性、分子排列和相互作用等。
首先，高分子材料具有重量轻、强度高和断裂韧性好等性质。
这些性质使高分子材料被广泛应用于轻型结构、柔性设备和耐磨设备等领域。
其次，高分子材料具有良好的电学和热学性能。
例如，聚苯乙烯的介电常数非常低，它的耐热性和耐腐蚀性也很好。
聚乙烯在高温下具有较高的电绝缘性能，因此被广泛应用于电线电缆绝缘层。
高分子材料的物理化学性质
影响粘合强度的因素：
1.分子量：中等分子量
高聚物透气性能的应用 透气性能越大越好
海水淡化
选择性渗透
污水处理 富氧气体 物料分离
（二）胶粘性
胶粘性：粘合行为及被粘合行为
粘合过程：
第一阶段：液体胶黏剂分子借助于布朗运动向被粘物表面 扩散，使两者的急性基团或链节相互靠近； 第二阶段是吸附力的产生，当胶黏剂与被粘物两处分子间 距离达到0.5-1nm，分子便产生相互吸引作用，并使分子间的 距离进一步缩短到能够处于最大稳定状态的距离。
3.滞后现象
当外力不是静力，而是交变力（即应力大小呈周期性变化）时，应 力和应变的关系就会呈现出滞后现象。所谓滞后现象，是指应变随 时间的变化一直跟不上应力随时间的变化的现象。
例如，自行车行驶时橡胶轮胎的某一部分一会儿着地，一会儿离地，因而 受到的是一个交变力（图7-58）。在这个交变力作用下，轮胎的形变也是 一会儿大一会儿小的变化。形变总是落后于应力的变化，这种滞后现象的 发生是由于链段在运动时要受到内摩擦力的作用。当外力变化时，链段的 运动跟不上外力的变化，所以落后于应力，有一个相位差δ。相位差越大， 说明链段运动越困难。
（5）惰性填料：有时为了降低成本，在聚合物中加入一 些只起稀释作用的惰性填料，如在聚合物中加入粉状碳 酸钙。惰性填料往往使聚合物材料的强度降低。
（6）增塑：增塑剂的加入可使材料强度降低，只适于对 弹性、韧性的要求远甚于强度的软塑料制品。
（7）外界因素：温度、外力作用速度和作用时间对强度 都有影响。
五、高分子材料的其他性能 （一）渗透性及透气性 高分子材料通过扩散和吸收过程，使气体或 液体透过一个表面传递到另一表面渗出、从浓度 高的一侧扩散到浓度低的一侧，这种现象称为渗 透性。 影响渗透性的主要因素：温度、极性、分子 大小、链的柔性等。
高分子材料的性质与应用
高分子材料的性质与应用高分子材料是一类具有特殊性质和广泛应用的材料，其特点是由大量重复单元构成的长链结构。
本文将对高分子材料的性质进行探讨，并介绍其在不同领域中的应用。
一、高分子材料的性质高分子材料具有以下几个主要性质。
1. 分子量大：高分子材料的分子量通常在几万至上百万之间，分子量越大，其物理性质越优异。
2. 高柔韧性：由于高分子材料的长链结构，使得其具有较高的柔韧性，能够承受较大的拉伸变形。
3. 高吸湿性：高分子材料的分子链中含有大量的极性基团，使其具有吸湿性。
这种性质使得高分子材料在一些特殊应用中具有优势，比如制作吸湿性材料。
4. 耐热性：高分子材料中的键结构稳定，使其在高温条件下能够保持较好的物理性能。
5. 耐化学性：高分子材料在一定程度上能够耐受化学物质的侵蚀，具有一定的耐酸碱性。
二、高分子材料的应用领域1. 塑料制品：高分子材料的一大应用领域就是制造各种塑料制品。
不同种类的高分子材料可以通过调控其化学结构和分子量来制备出不同性能的塑料制品，如聚乙烯、聚氯乙烯等。
2. 纤维材料：高分子材料可以通过纺丝、拉伸等工艺制造出各种纤维材料，具有良好的拉伸性和柔韧性。
这些纤维材料广泛应用于纺织、服装、建筑等领域。
3. 包装材料：高分子材料的耐化学性和吸湿性使其成为理想的包装材料。
用高分子制造的塑料薄膜可以用于食品、药品等包装领域，具有良好的密封性和保鲜效果。
4. 电子材料：高分子材料在电子领域中也有广泛的应用。
例如，聚酰亚胺材料具有优异的电绝缘性能，可用于制造印制线路板等电子元件。
5. 医疗材料：高分子材料在医疗领域中具有很好的应用前景。
生物相容性好、可降解的高分子材料在医疗器械、组织工程等方面有广泛的应用。
6. 高分子复合材料：高分子材料与其他材料的复合可以产生更加优异的性能。
高分子复合材料广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域，用以制造轻量化、高强度的结构材料。
总结：高分子材料具有独特的性质和广泛的应用领域。
液晶高分子材料
液晶高分子材料液晶高分子材料是一种具有液晶结构的高分子材料，具有独特的物理和化学性质，广泛应用于液晶显示器、光学器件、传感器、生物医学材料等领域。
本文将对液晶高分子材料的结构特点、性质和应用进行详细介绍。
液晶高分子材料的结构特点主要表现在分子排列上。
液晶高分子材料分子链通常呈现出有序排列，这种有序排列使得材料具有液晶相。
液晶相是介于固体和液体之间的一种物态，具有流动性和有序性。
液晶高分子材料的分子排列可以分为向列型、扭曲型、螺旋型等不同结构，这些结构决定了材料的性质和应用。
液晶高分子材料具有许多独特的物理和化学性质。
首先，液晶高分子材料具有良好的光学性能，具有双折射、偏振、色散等特点，适用于制造液晶显示器、偏光片、光学棱镜等光学器件。
其次，液晶高分子材料具有流动性和可塑性，可以通过加热或加压改变分子排列，使材料在不同温度、压力下呈现出不同的性质，适用于制造形状记忆材料、变色材料等功能性材料。
此外，液晶高分子材料还具有热稳定性、化学稳定性、生物相容性等优良性质，适用于制造传感器、生物医学材料等高端应用产品。
液晶高分子材料在液晶显示器领域有着广泛的应用。
液晶显示器是一种利用液晶高分子材料的光学特性来显示图像的平面显示设备，广泛应用于电视、电脑、手机等电子产品中。
液晶高分子材料作为液晶显示器的关键材料，其性能直接影响着显示器的分辨率、对比度、色彩饱和度等指标。
目前，随着显示技术的不断发展，对液晶高分子材料的要求也越来越高，需要具有更高的透光率、更快的响应速度、更宽的视角等性能。
除了液晶显示器，液晶高分子材料还在光学器件领域有着重要的应用。
例如，偏光片是一种利用液晶高分子材料的偏振特性来调节光线方向的光学器件，广泛应用于太阳眼镜、相机镜头、液晶投影仪等产品中。
此外，液晶高分子材料还可以制备光学棱镜、偏光镜、光学滤波器等光学器件，用于调节光线的传播方向、波长选择等光学功能。
液晶高分子材料还在传感器领域有着重要的应用。
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富氧气体 物料分离
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（二）胶粘性
胶粘性：粘合行为及被粘合行为
粘合过程：
第一阶段：液体胶黏剂分子借助于布朗运动向被粘物表面 扩散，使两者的急性基团或链节相互靠近；
第二阶段是吸附力的产生，当胶黏剂与被粘物两处分子间距 离达到0.5-1nm，分子便产生相互吸引作用，并使分子间的 距离进一步缩短到能够处于最大稳定状态的距离。
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（二）硬度和强度
硬度：是衡量材料表面承受外界压力能力的一种量材料抵抗外力破坏的能力，是指在 一定条件下材料所能承受的最大应力。
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1、拉伸强度
衡量材料抵抗拉伸破坏的能力，也称拉伸 强度。
宽度b
厚度d
P
试样断裂前所受的最大负荷P与试样横截面积
相关应用
对于作轮胎的橡胶，则希望它有最小的力学损耗 才好
对于作为防震材料，要求在常温附近有较大的力 学损耗（吸收振动能并转化为热能）
对于隔音材料和吸音材料，要求在音频范围内有 较大的力学损耗（当然也不能内耗太大，否则发 热过多，材料易于热态化）
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五、高分子材料的其他性能 （一）渗透性及透气性
（6）增塑：增塑剂的加入可使材料强度降低，只适于对 弹性、韧性的要求远甚于强度的软塑料制品。
（7）外界因素：温度、外力作用速度和作用时间对强度 都有影响。
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（三）粘弹性
高聚物力学性质随时间而变化的现象称为力学松弛或粘
弹现象
静态粘弹性
蠕变、应力松弛
粘弹性分类
动态粘弹性
滞后、内耗
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之比为抗张强度t：t = P / b • d
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2、抗弯强度
也称挠曲强度或弯曲强度。设试验过程中 最大的负荷为P，则抗弯强度f为：
f = 1.5Pl0 / bd2
P
d
b
l0/2
l0/2
抗弯强度测定试验示意图
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3、冲击强度（i）
冲击强度也称抗冲强度, 定义为试样受冲 击负荷时单位截面积所吸收的能量。是衡量材 料韧性的一种指标。
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3.滞后现象
当外力不是静力，而是交变力（即应力大小呈周期性变化）时，应 力和应变的关系就会呈现出滞后现象。所谓滞后现象，是指应变随 时间的变化一直跟不上应力随时间的变化的现象。
例如，自行车行驶时橡胶轮胎的某一部分一会儿着地，一会儿离地，因而
受到的是一个交变力（图7-58）。在这个交变力作用下，轮胎的形变也是
P
冲击头，以一定速 度对试样实施冲击
d
b
l0/2
l0/2
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4、聚合物强度的影响因素
（1）聚合物自身的结构：主链中引入芳杂环，可增加链的 刚性，分子链易于取向，强度增加；适度交联，有利于强度 的提高。
（2）结晶和取向：结晶和取向可使分子链规整排列，增加 强度，但结晶度过高，可导致抗冲强度和断裂伸长率降低， 使材料变脆。
一会儿大一会儿小的变化。形变总是落后于应力的变化，这种滞后现象的
发生是由于链段在运动时要受到内摩擦力的作用。当外力变化时，链段的
运动跟不上外力的变化，所以落后于应力，有一个相位差δ。相位差越大，
说明链段运动越困难。
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4.内耗
轮胎在高速行使相当长时间后，立即检查内层温度， 为什么达到烫手的程度？
l
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3
简单剪切 形状改变而体积不变
A0
F
F
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4
均匀压缩
体积改变而形状不变
A0
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5
弹性模量
是指在弹性形变范围内单位应变所需应力的 大小。是材料刚性的一种表征。分别对应于以上 三种材料受力和形变的基本类型的模量如下：
拉伸模量（杨氏模量）E：E = / 剪切模量（刚性模量）G：G = s / 体积模量（本体模量）B：B = p / V
（3）分子量：在一定范围内分子量增加，强度增加。
（4）应力集中：若材料中存在某些缺陷，受力时，缺陷附 近局部范围内的应力会急剧增加，称为应力集中。应力集中 首先使其附近的高分子链断裂和相对位移，然后应力再向其 它部位传递。
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（5）惰性填料：有时为了降低成本，在聚合物中加入一 些只起稀释作用的惰性填料，如在聚合物中加入粉状碳 酸钙。惰性填料往往使聚合物材料的强度降低。
高分子材料通过扩散和吸收过程，使气体或 液体透过一个表面传递到另一表面渗出、从浓度 高的一侧扩散到浓度低的一侧，这种现象称为渗 透性。
影响渗透性的主要因素：温度、极性、分子 大小、链的柔性等。
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高聚物的透气性能应用
轮胎 真空包装 透气性能越小越好 气球 气垫船 橡皮水坝
高聚物透气性能的应用 透气性能越大越好 包装薄膜
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1、蠕变
在恒温下施加较小的恒定外力时，材料的形变随时间 而逐渐增大的力学松弛现象。如挂东西的塑料绳慢慢变长。
去外力
1
2+3
2
1
t1
t2
3 t
应用：蠕变影响了材料的尺寸稳定性。
例如，精密的机械零件必须采用蠕变小的工程塑料制造；
相反聚四氟乙烯的蠕变性很大，利用这一特点可以用作很 好的密封材料（即用于密封水管接口等的“生料带”）
高聚物受到交变力作用时会产生滞后现象，上一次受到 外力后发生形变在外力去除后还来不及恢复，下一次应 力又施加了，以致总有部分弹性储能没有释放出来。这 样不断循环，那些未释放的弹性储能都被消耗在体系的 自摩擦上，并转化成热量放出。
这种由于力学滞后而使机械功转换成热的现象，称 为内耗。
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第三章 高分子材料的物理化学性质
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四、高分子材料的力学性能
（一）弹性模量
应变：材料在受外力作用而不产生惯性移 动时，物体相应外力所产生的形变为应变。
应力：材料宏观变形时，其内部产生与外 力相抗衡的力，称为应力。
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材料受力方式主要有以下三种基本类型：
简单拉伸
F
A0
l0
Dl F
A
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2、应力松弛
所谓应力松弛，就是在固定的温度和形变下，聚合物 内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。
例如橡胶松紧带开始使用时感觉比较紧，用过一段时间后 越来越松。也就是说，实现同样的形变量，所需的力越来 越少。
应力松弛同样也有重要的实际意义。 成型过程中总离不开应力，在固化成制品的过程中应力 来不及完全松弛，或多或少会被冻结在制品内。这种残 存的内应力在制品的存放和使用过程中会慢慢发生松弛， 从而引起制品翘曲、变形甚至应力开裂。 消除的办法是退火或溶胀（如纤维热定形时吹入水蒸汽） 以加速应力松弛过程。