高聚物的屈服与断裂
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拉伸的材料需要加热到熔点附近，才能回缩到 未拉伸的状态，因而这种结晶高聚物的大形变，就 其本质上说也是高弹性的，只是形变被新产生的结 晶所冻结而已。
晶态聚合物的“冷拉伸”
结晶聚合物也能产生强迫高弹变形，这种形变称“冷拉伸”。 结晶聚合物具有与非晶聚合物相似的拉伸应力 —应变曲线，见图7-8。
图中当环境温度低于
ε
（2）第二段，细颈与非细颈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，直到整 个试样完全变细。
应力几乎不变，而应变不断增加，总应变随高聚物不 同而不同。支化的可达 500%，线型的可达 1000%。
（3）第三段，成颈后的试样重新被均匀拉伸，应力又 随应变的增加而增大至断裂点。
在单向拉伸过程中，尤其是接近屈服点或超过 屈服点时，分子都在与拉伸方向相平行的方向上开 始取向。在结晶高聚物中微晶也进行重排，甚至可 能破裂，然后取向结晶。
Ø 第二次拉伸，与一般橡胶的拉伸过程相似，材料呈现 高弹性。
从以上现象可以判断，在第一次拉伸超过屈服点后，试 样从塑料逐渐转变成橡胶，因而这种现象被称为应变诱 发塑料-橡胶转变（strain-induced plastic-to-rubber transition）。
更为奇特的是：
60℃至80℃下，10分钟至半小时便可完全恢复在室温下 的塑料性质，而温室放置则需要一天至数日才能复原。
温度限制，即存在一个脆化温度 Tb 。只要低于Tb ，玻
璃态高聚物就不能发展强迫高弹形变，而必定发生脆性断
裂，因此这个温度称为脆化温度。
玻璃态高聚物只有在 Tb和 Tg 之间，才能发生强迫
高弹形变，而强迫高弹形变又是塑料具有韧性的原因，因
此 Tb 是塑料使用的最低温度。 Tb 以下，塑料无使用价值。
ε 硬弹性PP的典型硬弹性行为
模型解释： E.S.Clark 的能弹性 机理。简单的说， 就是把硬弹性的来
源归诸于晶片的弹 性弯曲。
除了在结晶聚合物中发现硬弹性之外，还发现了某些 非晶聚合物，如 HIPS ，当发生大量裂纹时也表现出 硬弹性行为。 这一事实是晶片弯曲模型难以解释的。比较这些硬弹 性材料的微观结构形态的观察结果发现，它们具有类 似的板块—微纤复合结构（bulk-microfibril composite structure）。
璃态高聚物拉伸过程复杂的分子聚集态结构的变化。 玻璃态高聚物只发生分子链的取向，不发生相变；而 晶态高聚物还包含有结晶的破坏、取向和再结晶过程。
（三）硬弹性材料的拉伸 聚丙烯和聚甲醛等易结晶的高聚物熔体，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，其 弹性模量比一般橡胶高得多，因而称为硬弹性材料（ hard elastic materials）。
三、几类高聚物的拉伸行为
（一）玻璃态高聚物
图7-5 玻璃态高聚物在不同温度下的应力 -应变曲线
① T＜＜Tg时，应变不到10%断
裂，如曲线 a 所示
② T稍高但仍在Tg以下，出现屈服
点，应力在屈服点达到最大值，称 为屈服应力。断裂时应变不超过 20%，如曲线 b 所示
③ Tg 以下几十度，在外力增加很小的情况下，应变
σ
ε
ε 图7-11硬弹性PP的典型硬弹性行为 图7-12HIPS的典型硬弹性行为
（1）拉伸初始，应力随应变急剧上 σ 升，高起始模量
（2）形变到百分之几时，发生屈 服， 但无成颈现象
（3）达到一定形变量时，移去载荷 形变可以自发回复，弹性恢复率高达 98%，但拉伸曲线和恢复曲线之间形 成较大的滞后圈
（3）时间的影响 强迫高弹形变和断裂都是松弛过程
对相同的外力来说，拉伸速度 v
太快，强迫高弹形变来不及发生，脆性断裂
太慢，线性高聚物会发生部分粘性流动
因此，只有在合适的拉伸速度，才能表现高弹性。
（4）高聚物本身的结构
具有可运动的链段，不能太柔，也不能太刚。
柔性太大，玻璃态时分子堆积紧密，链段运动困难，需要外力 超过材料的强度，因此是脆性的；
变分别称屈服应力（或屈服强度）s y和屈服应变e y 。
在材料屈服之后的断裂，为韧性断裂，如曲线 b、c 。
材料在屈服后出现了较大的应变，如断裂前停止拉伸， 大形变已无法完全恢复，升温到 Tg附近，形变又可恢复了。 本质是一种高弹形变，而不是粘性流动。大形变的分子机理 主要是分子链段运动。
（3）如果分子链伸展后继续拉伸，由于分子链取向排列， 使材料强度进一步提高，因而需要更大的力，所以应力 又逐渐的上升，到达 B点发生断裂。
玻璃态高聚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，为了与普通高弹 形变区别开来，通常称其为强迫高弹形变。
原因：外力作用 下，位能曲线发生倾 斜，使链段运动的位 垒相对降低，从而缩 短了链短沿外力方向 运动的时间，使得在 玻璃态被冻结的链短 运动。
图7-7 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的应 力-应变曲线随环境温度的变化（常压下）
（4）软而韧型 此类材料弹性模量和屈服应力较低，断裂伸长率 大（20%～1000%），断裂强度可能较高，应力－应变曲线下的 面积大。各种橡胶制品和增塑聚氯乙烯具有这种应力－应变特征。
（5）软而弱型 此类材料弹性模量低，断裂强度低，断裂伸长 率也不大。一些聚合物 软凝胶和干酪状材料具有这种特性。
玻璃态高聚物的强迫高弹形变
表面能机理
认为硬弹性主要 由形成微纤的表 面能所贡献。
图7-12HIPS的典型硬弹性行为
（四）应变诱发塑料—橡胶转变 这是某些嵌段共聚物及其与相应均具物组成的共混物所 表现出来的一种特有的应变软化现象。
σ
a b
0
ε
SBS嵌段共聚物（ S：B≈1:1）的拉伸行为
a：第一次拉伸
b：第二次拉伸
Ø 第一次拉伸，材料室温下像塑料，起始拉伸行为与一 般塑料的冷拉伸相似。可是如果移去外力，这种大形变 不需要加热到Tg或Tm 附近就能迅速恢复。
t s 研究表明，链段松弛时间 与外应力 之间有如下关系：
t
=
t
0
exp
DE - gs
RT
7-3
式中：DE 是链段运动活化能，
g 是材料常数，
百度文库
ta 0
是未加应力时链段运动松弛时间， 是与材料有关的常数
（1） 外力的影响
s 由上式可见，s 越大，t 越小， s y ，链段运动的松弛时间
减小至与拉伸速度相适应的数值，高聚物就发生大形变。
所以加大外力对松弛过程的影响与升高温度相似。
（2）T 对强迫高弹形变影响
如果 T 降低，为了使链短松弛时间缩短到与拉伸速
度相适应，就需要更大的外力，才发生强迫高弹形变。
s s 但必须满足断裂应力 若温度太低，则
sbb大＜于屈y 服，应即力在s试y样。发生强迫高弹
形变以前，试样已经断裂。
因此，不是任何温度下都能发生强迫高弹形变，有一定的
（4）环境温度、拉伸速率、分子量都对冷拉有明显影 响。温度过低或拉伸速率过高，分子链松弛运动不充 分，会造成应力集中，使材料过早破坏。温度过高或 拉伸速率过低，分子链可能发生滑移而流动，造成断 裂。分子量较低的聚合物，分子链短，不能够充分拉 伸、取向以达到防止材料破坏的程度，也会使材料在 屈服点后不久就发生破坏。
方向排列形成的（参看右图 ） 。
图7-9 球晶拉伸形变时内部 晶片变化示意图
图7-10 片晶受拉伸形变时内部晶片发生位错、 转向、定向排列、拉伸示意图
（3）实现强迫高弹形变和冷拉必须有一定条件。关键 有两点，一是材料屈服后应表现出软化效应；二是扩 大应变时应表现出材料硬化效应，软、硬恰当，才能 实现大变形和冷拉。
再继续拉伸，应力将上升（应变硬化），直至断裂 。
（2）虽然冷拉伸也属于强迫高弹 形变，但两者的微观机理不尽相 同。结晶聚合物从远低于玻璃化 温度直到熔点附近一个很大温区 内都能发生冷拉伸。在微观上， 冷拉伸是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
刚性较大，冷却时堆积松散，分子间相互作用力较小，链段活
动的余地较大，这种高聚物具有高弹性而不脆，它的脆点较低， 与Tg 的间隔较大。
Tb
刚性太大，虽然链段堆砌也较松散，但链段不能运动，不出现 强迫高弹性，材料是脆性的。
（5）聚合物分子量的影响。
讨论
（1）这种现象既不同于高弹态下的高弹形变，也不同于粘流 态下的粘性流动。这是一种独特的力学行为。
（二）结晶高聚物
σY
X
σ YY
ε
图7-7 结晶高聚物拉伸过程应力 -应变曲线及试样外形变化示意图
典型的结晶高聚物在单向拉伸时，应力 —应变 曲线比玻璃态高聚物具有更明显的转折，整个曲线 可分为三段。
（1）第一段，应力随应变线性 σ Y
增加，试样被均匀拉长，伸长
率可达百分之几到十几，到 Y
点后，试样出现细颈。
与B点对应的应力、应变分别称材料的拉伸强度（或
s e 断裂强度） B 和断裂伸长率 B，它们是材料发生破坏
的极限强度和极限伸长率。
曲线的类型
由于高分子材料种类繁多，实际得到的材料应力－应变曲线 具有多种形状。归纳起来，可分为五类 。
（a）硬而脆型 （b）硬而强型 （c）硬而韧型 （d）软而韧型 （e）软而弱型
高分子材料应力 -应变曲线的类型
说明
（1）硬而脆型 此类材料弹性模量高（OA段斜率大）而断裂 伸长率很小。在很小应变下，材料尚未出现屈服已经断裂，断 裂强度较高。在室温或室温之下， 聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯 酸甲酯(PMMA)、酚醛树脂(PF)等表现出硬而脆的拉伸行为。
（2）硬而强型 此类材料弹性模量高，断裂强度高，断裂伸长 率小。通常材料拉伸到屈服点附近就发生破坏（大约为 5%）。 硬质聚氯乙烯(PVC)制品属于这种类型。
（3）硬而韧型 此类材料弹性模量、屈服应力及断裂强度都 很高，断裂伸长率也很大，应力－应变曲线下的面积很大，说 明材料韧性好，是优良的工程材料。
硬而韧的材料，在拉伸过程中显示出明显的屈服、冷拉 或细颈现象，细颈部分可产生非常大的形变。随着形变的增 大，细颈部分向试样两端扩展，直至全部试样测试区都变 成细颈。很多工程塑料如聚酰胺(PI)、聚碳酸酯(PC)及醋酸纤 维素、硝酸纤维素等属于这种材料。
熔点时（ T< Tm），
虽然晶区尚未熔融，
材料也发生了很大拉 伸变形。见图中曲线 3、
4、5。
这种现象称“冷拉
伸”。
图7-8 结晶聚合物在不同温度下的应力 -应变曲线
讨论
（1）发生冷拉之前，材料有明显的屈服现象，表现为试样测试区内 出现一处或几处“颈缩”。随着冷拉的进行，细颈部分不断发展，形 变量不断增大，而应力几乎保持不变，直到整个试样测试区全部变细。
（2）现象的本质是在高应力下，原来卷曲的分子链段被强迫发 生运动、伸展，发生大变形，如同处于高弹态的情形。这种强
迫高弹形变在外力撤消后，通过适当升温（ T＞Tg）仍可恢复或
部分恢复。
（3）强迫高弹形变能够产生，说明提高 应力可以促进分子链段 在作用力方向上的运动，如同升高温度一样，起到某种“活化” 作用。从链段的松弛运动来讲，提高应力降低了链段在作用力 方向上的运动活化能，减少了链段运动的松弛时间，使得在玻 璃态被冻结的链段能越过势垒而运动。
曲线特征： （1）OA段，为符合虎克定律的弹性形变区，高模量，小形变， 主要是键长、键角的变化，可完全恢复。应力－应变呈直线关
系变曲化线，无直屈线服斜，率所以为d脆s性de断相=裂当E。于如材曲料线弹a性。模量。
（2）越过A点，应力－应变曲线偏离直线，说明材料开始发 生塑性形变，极大值 Y点称材料的屈服点，其对应的应力、应
很大，约几百%；之后曲线又上升，直到断裂，断裂 点C的应力称为断裂应力，对应的应变称为断裂伸长率
④ T＞Tg 试样进入高弹态，在不大的应力下，便 可以发生高弹形变；无屈服，呈现较长平台（不明 显增加应力时，应变很大） ，直到断裂前，曲线 才急剧上升，如曲线 d 所示
图7-6 典型的拉伸应力-应变曲线
玻璃态高聚物与结晶态高聚物拉伸的异同
相同点 现象上，都经历弹性变形、屈服（“成
颈”）、发展大形变以及“应变硬化”，拉伸后的材 料都呈现各向异性，断裂前的大形变需要加热才能恢 复原状，本质上是一种高弹形变。通常称为“冷拉”。
不同点 首先可被“冷拉”的温度范围不同 ，结晶高
聚 物在Tg 至Tm 之间被冷拉； 本质差别在于晶态高聚物的拉伸过程伴随着比玻
晶态聚合物的“冷拉伸”
结晶聚合物也能产生强迫高弹变形，这种形变称“冷拉伸”。 结晶聚合物具有与非晶聚合物相似的拉伸应力 —应变曲线，见图7-8。
图中当环境温度低于
ε
（2）第二段，细颈与非细颈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，直到整 个试样完全变细。
应力几乎不变，而应变不断增加，总应变随高聚物不 同而不同。支化的可达 500%，线型的可达 1000%。
（3）第三段，成颈后的试样重新被均匀拉伸，应力又 随应变的增加而增大至断裂点。
在单向拉伸过程中，尤其是接近屈服点或超过 屈服点时，分子都在与拉伸方向相平行的方向上开 始取向。在结晶高聚物中微晶也进行重排，甚至可 能破裂，然后取向结晶。
Ø 第二次拉伸，与一般橡胶的拉伸过程相似，材料呈现 高弹性。
从以上现象可以判断，在第一次拉伸超过屈服点后，试 样从塑料逐渐转变成橡胶，因而这种现象被称为应变诱 发塑料-橡胶转变（strain-induced plastic-to-rubber transition）。
更为奇特的是：
60℃至80℃下，10分钟至半小时便可完全恢复在室温下 的塑料性质，而温室放置则需要一天至数日才能复原。
温度限制，即存在一个脆化温度 Tb 。只要低于Tb ，玻
璃态高聚物就不能发展强迫高弹形变，而必定发生脆性断
裂，因此这个温度称为脆化温度。
玻璃态高聚物只有在 Tb和 Tg 之间，才能发生强迫
高弹形变，而强迫高弹形变又是塑料具有韧性的原因，因
此 Tb 是塑料使用的最低温度。 Tb 以下，塑料无使用价值。
ε 硬弹性PP的典型硬弹性行为
模型解释： E.S.Clark 的能弹性 机理。简单的说， 就是把硬弹性的来
源归诸于晶片的弹 性弯曲。
除了在结晶聚合物中发现硬弹性之外，还发现了某些 非晶聚合物，如 HIPS ，当发生大量裂纹时也表现出 硬弹性行为。 这一事实是晶片弯曲模型难以解释的。比较这些硬弹 性材料的微观结构形态的观察结果发现，它们具有类 似的板块—微纤复合结构（bulk-microfibril composite structure）。
璃态高聚物拉伸过程复杂的分子聚集态结构的变化。 玻璃态高聚物只发生分子链的取向，不发生相变；而 晶态高聚物还包含有结晶的破坏、取向和再结晶过程。
（三）硬弹性材料的拉伸 聚丙烯和聚甲醛等易结晶的高聚物熔体，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，其 弹性模量比一般橡胶高得多，因而称为硬弹性材料（ hard elastic materials）。
三、几类高聚物的拉伸行为
（一）玻璃态高聚物
图7-5 玻璃态高聚物在不同温度下的应力 -应变曲线
① T＜＜Tg时，应变不到10%断
裂，如曲线 a 所示
② T稍高但仍在Tg以下，出现屈服
点，应力在屈服点达到最大值，称 为屈服应力。断裂时应变不超过 20%，如曲线 b 所示
③ Tg 以下几十度，在外力增加很小的情况下，应变
σ
ε
ε 图7-11硬弹性PP的典型硬弹性行为 图7-12HIPS的典型硬弹性行为
（1）拉伸初始，应力随应变急剧上 σ 升，高起始模量
（2）形变到百分之几时，发生屈 服， 但无成颈现象
（3）达到一定形变量时，移去载荷 形变可以自发回复，弹性恢复率高达 98%，但拉伸曲线和恢复曲线之间形 成较大的滞后圈
（3）时间的影响 强迫高弹形变和断裂都是松弛过程
对相同的外力来说，拉伸速度 v
太快，强迫高弹形变来不及发生，脆性断裂
太慢，线性高聚物会发生部分粘性流动
因此，只有在合适的拉伸速度，才能表现高弹性。
（4）高聚物本身的结构
具有可运动的链段，不能太柔，也不能太刚。
柔性太大，玻璃态时分子堆积紧密，链段运动困难，需要外力 超过材料的强度，因此是脆性的；
变分别称屈服应力（或屈服强度）s y和屈服应变e y 。
在材料屈服之后的断裂，为韧性断裂，如曲线 b、c 。
材料在屈服后出现了较大的应变，如断裂前停止拉伸， 大形变已无法完全恢复，升温到 Tg附近，形变又可恢复了。 本质是一种高弹形变，而不是粘性流动。大形变的分子机理 主要是分子链段运动。
（3）如果分子链伸展后继续拉伸，由于分子链取向排列， 使材料强度进一步提高，因而需要更大的力，所以应力 又逐渐的上升，到达 B点发生断裂。
玻璃态高聚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，为了与普通高弹 形变区别开来，通常称其为强迫高弹形变。
原因：外力作用 下，位能曲线发生倾 斜，使链段运动的位 垒相对降低，从而缩 短了链短沿外力方向 运动的时间，使得在 玻璃态被冻结的链短 运动。
图7-7 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的应 力-应变曲线随环境温度的变化（常压下）
（4）软而韧型 此类材料弹性模量和屈服应力较低，断裂伸长率 大（20%～1000%），断裂强度可能较高，应力－应变曲线下的 面积大。各种橡胶制品和增塑聚氯乙烯具有这种应力－应变特征。
（5）软而弱型 此类材料弹性模量低，断裂强度低，断裂伸长 率也不大。一些聚合物 软凝胶和干酪状材料具有这种特性。
玻璃态高聚物的强迫高弹形变
表面能机理
认为硬弹性主要 由形成微纤的表 面能所贡献。
图7-12HIPS的典型硬弹性行为
（四）应变诱发塑料—橡胶转变 这是某些嵌段共聚物及其与相应均具物组成的共混物所 表现出来的一种特有的应变软化现象。
σ
a b
0
ε
SBS嵌段共聚物（ S：B≈1:1）的拉伸行为
a：第一次拉伸
b：第二次拉伸
Ø 第一次拉伸，材料室温下像塑料，起始拉伸行为与一 般塑料的冷拉伸相似。可是如果移去外力，这种大形变 不需要加热到Tg或Tm 附近就能迅速恢复。
t s 研究表明，链段松弛时间 与外应力 之间有如下关系：
t
=
t
0
exp
DE - gs
RT
7-3
式中：DE 是链段运动活化能，
g 是材料常数，
百度文库
ta 0
是未加应力时链段运动松弛时间， 是与材料有关的常数
（1） 外力的影响
s 由上式可见，s 越大，t 越小， s y ，链段运动的松弛时间
减小至与拉伸速度相适应的数值，高聚物就发生大形变。
所以加大外力对松弛过程的影响与升高温度相似。
（2）T 对强迫高弹形变影响
如果 T 降低，为了使链短松弛时间缩短到与拉伸速
度相适应，就需要更大的外力，才发生强迫高弹形变。
s s 但必须满足断裂应力 若温度太低，则
sbb大＜于屈y 服，应即力在s试y样。发生强迫高弹
形变以前，试样已经断裂。
因此，不是任何温度下都能发生强迫高弹形变，有一定的
（4）环境温度、拉伸速率、分子量都对冷拉有明显影 响。温度过低或拉伸速率过高，分子链松弛运动不充 分，会造成应力集中，使材料过早破坏。温度过高或 拉伸速率过低，分子链可能发生滑移而流动，造成断 裂。分子量较低的聚合物，分子链短，不能够充分拉 伸、取向以达到防止材料破坏的程度，也会使材料在 屈服点后不久就发生破坏。
方向排列形成的（参看右图 ） 。
图7-9 球晶拉伸形变时内部 晶片变化示意图
图7-10 片晶受拉伸形变时内部晶片发生位错、 转向、定向排列、拉伸示意图
（3）实现强迫高弹形变和冷拉必须有一定条件。关键 有两点，一是材料屈服后应表现出软化效应；二是扩 大应变时应表现出材料硬化效应，软、硬恰当，才能 实现大变形和冷拉。
再继续拉伸，应力将上升（应变硬化），直至断裂 。
（2）虽然冷拉伸也属于强迫高弹 形变，但两者的微观机理不尽相 同。结晶聚合物从远低于玻璃化 温度直到熔点附近一个很大温区 内都能发生冷拉伸。在微观上， 冷拉伸是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
刚性较大，冷却时堆积松散，分子间相互作用力较小，链段活
动的余地较大，这种高聚物具有高弹性而不脆，它的脆点较低， 与Tg 的间隔较大。
Tb
刚性太大，虽然链段堆砌也较松散，但链段不能运动，不出现 强迫高弹性，材料是脆性的。
（5）聚合物分子量的影响。
讨论
（1）这种现象既不同于高弹态下的高弹形变，也不同于粘流 态下的粘性流动。这是一种独特的力学行为。
（二）结晶高聚物
σY
X
σ YY
ε
图7-7 结晶高聚物拉伸过程应力 -应变曲线及试样外形变化示意图
典型的结晶高聚物在单向拉伸时，应力 —应变 曲线比玻璃态高聚物具有更明显的转折，整个曲线 可分为三段。
（1）第一段，应力随应变线性 σ Y
增加，试样被均匀拉长，伸长
率可达百分之几到十几，到 Y
点后，试样出现细颈。
与B点对应的应力、应变分别称材料的拉伸强度（或
s e 断裂强度） B 和断裂伸长率 B，它们是材料发生破坏
的极限强度和极限伸长率。
曲线的类型
由于高分子材料种类繁多，实际得到的材料应力－应变曲线 具有多种形状。归纳起来，可分为五类 。
（a）硬而脆型 （b）硬而强型 （c）硬而韧型 （d）软而韧型 （e）软而弱型
高分子材料应力 -应变曲线的类型
说明
（1）硬而脆型 此类材料弹性模量高（OA段斜率大）而断裂 伸长率很小。在很小应变下，材料尚未出现屈服已经断裂，断 裂强度较高。在室温或室温之下， 聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯 酸甲酯(PMMA)、酚醛树脂(PF)等表现出硬而脆的拉伸行为。
（2）硬而强型 此类材料弹性模量高，断裂强度高，断裂伸长 率小。通常材料拉伸到屈服点附近就发生破坏（大约为 5%）。 硬质聚氯乙烯(PVC)制品属于这种类型。
（3）硬而韧型 此类材料弹性模量、屈服应力及断裂强度都 很高，断裂伸长率也很大，应力－应变曲线下的面积很大，说 明材料韧性好，是优良的工程材料。
硬而韧的材料，在拉伸过程中显示出明显的屈服、冷拉 或细颈现象，细颈部分可产生非常大的形变。随着形变的增 大，细颈部分向试样两端扩展，直至全部试样测试区都变 成细颈。很多工程塑料如聚酰胺(PI)、聚碳酸酯(PC)及醋酸纤 维素、硝酸纤维素等属于这种材料。
熔点时（ T< Tm），
虽然晶区尚未熔融，
材料也发生了很大拉 伸变形。见图中曲线 3、
4、5。
这种现象称“冷拉
伸”。
图7-8 结晶聚合物在不同温度下的应力 -应变曲线
讨论
（1）发生冷拉之前，材料有明显的屈服现象，表现为试样测试区内 出现一处或几处“颈缩”。随着冷拉的进行，细颈部分不断发展，形 变量不断增大，而应力几乎保持不变，直到整个试样测试区全部变细。
（2）现象的本质是在高应力下，原来卷曲的分子链段被强迫发 生运动、伸展，发生大变形，如同处于高弹态的情形。这种强
迫高弹形变在外力撤消后，通过适当升温（ T＞Tg）仍可恢复或
部分恢复。
（3）强迫高弹形变能够产生，说明提高 应力可以促进分子链段 在作用力方向上的运动，如同升高温度一样，起到某种“活化” 作用。从链段的松弛运动来讲，提高应力降低了链段在作用力 方向上的运动活化能，减少了链段运动的松弛时间，使得在玻 璃态被冻结的链段能越过势垒而运动。
曲线特征： （1）OA段，为符合虎克定律的弹性形变区，高模量，小形变， 主要是键长、键角的变化，可完全恢复。应力－应变呈直线关
系变曲化线，无直屈线服斜，率所以为d脆s性de断相=裂当E。于如材曲料线弹a性。模量。
（2）越过A点，应力－应变曲线偏离直线，说明材料开始发 生塑性形变，极大值 Y点称材料的屈服点，其对应的应力、应
很大，约几百%；之后曲线又上升，直到断裂，断裂 点C的应力称为断裂应力，对应的应变称为断裂伸长率
④ T＞Tg 试样进入高弹态，在不大的应力下，便 可以发生高弹形变；无屈服，呈现较长平台（不明 显增加应力时，应变很大） ，直到断裂前，曲线 才急剧上升，如曲线 d 所示
图7-6 典型的拉伸应力-应变曲线
玻璃态高聚物与结晶态高聚物拉伸的异同
相同点 现象上，都经历弹性变形、屈服（“成
颈”）、发展大形变以及“应变硬化”，拉伸后的材 料都呈现各向异性，断裂前的大形变需要加热才能恢 复原状，本质上是一种高弹形变。通常称为“冷拉”。
不同点 首先可被“冷拉”的温度范围不同 ，结晶高
聚 物在Tg 至Tm 之间被冷拉； 本质差别在于晶态高聚物的拉伸过程伴随着比玻