高分子材料的結(jié)構(gòu)高分子材料低溫脆化試驗(yàn)機(jī)設(shè)計

1．高分子材料構(gòu)的特點(diǎn)

從化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，高分子材料有與金屬、無機(jī)非金屬材料相同的，即也是通過化學(xué)鍵
將原子或離子連接在一起構(gòu)成分子的，但與金屬、無機(jī)非金屬材料有突出的差別：其一，高
分子的分子量相當(dāng)大，一般呈長、徑比極其懸殊的長鏈狀，有的還帶有支鏈，還有一些高分
子呈星形、梯形、螺構(gòu)形、樹形等；其二，一般的合成高分子，也有一些天然高分子，分子
量是不均一的，其大小呈一定類型、一定寬度的分布；其三，化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多變。如聚氯
乙烯（PVC），高分子鏈不一定全是氯乙烯單體單元鍵接構(gòu)成的，中間可能有“雜結(jié)構(gòu)”；將
氯乙烯單體單元帶氯原子的一端叫“頭”，另一端叫“尾”，鍵接成高分子鏈時不一定全是頭
－尾、頭－尾鍵接，還可能有頭－頭、尾－尾鍵接。正是由于化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊性，也帶來分
子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的一些特殊性。
從高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)來看，高分子材料有與金屬、無機(jī)非金屬材料相同的，如都有結(jié)
晶態(tài)、非結(jié)晶態(tài)等，但還有非常顯著的特殊性：其一，一些高分子材料制品呈取向態(tài)聚集態(tài)
結(jié)構(gòu)，賦予了能滿足使用要求的性能，如纖維、打包帶、捆扎用的撕裂膜以及塑料薄膜、塑
料瓶、塑料桶等。一般的非取向態(tài)高分子材料在合適條件下拉伸時，也可以由非取向態(tài)聚集
態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿∠驊B(tài)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。取向單元可以是大分子和/或鏈段和/或微晶的某一晶軸或
某一晶面；其二，結(jié)晶聚合物一般都是晶區(qū)、非晶區(qū)兩相共存，不會是100％的高分子都排
入晶格，有“結(jié)晶度”這一概念。結(jié)晶結(jié)構(gòu)的完整程度比小分子晶體的差，結(jié)晶結(jié)構(gòu)完整程
度分散性大，結(jié)晶形態(tài)多樣，其中伸直鏈晶體、串晶、柱晶、纖維晶、捆束晶等都是小分子
晶體不具有的。小分子晶體晶格結(jié)點(diǎn)上排布的是分子或離子或原子，高分子晶體除極個別的
外，晶格結(jié)點(diǎn)上排布的不是一個個高分子，而是某種周期性重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元，晶胞結(jié)構(gòu)具有
顯著的各向異性，只有6 種晶系。晶體之間有分子鏈相互連接；其三，非結(jié)晶聚合物中高分
子排列的局部有序程度比非結(jié)晶小分子物質(zhì)的大一些。

高分子材料低溫脆化試驗(yàn)機(jī)設(shè)計
關(guān)于低溫脆化試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計，筆者懂得甚少，僅結(jié)合使用中的感想提出一些粗淺想法。
用于脆化溫度性能測試的試驗(yàn)機(jī)，設(shè)計時既要依據(jù)國家及的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，又要盡可能
考慮科研工作中一些非標(biāo)準(zhǔn)的測試?，F(xiàn)在用的是工程應(yīng)力、工程應(yīng)變，給出的是工程應(yīng)
力－應(yīng)變曲線，對于應(yīng)變量小的還可以，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也是這樣規(guī)定的，但對于相當(dāng)大應(yīng)變的，
用工程應(yīng)力、工程應(yīng)變與實(shí)際的偏差就太大了，應(yīng)該用真應(yīng)力、真應(yīng)變以及真應(yīng)力－真應(yīng)變
曲線。我們在教學(xué)時也是這樣給學(xué)生講的。如果對于易產(chǎn)生大形變的材料測試時能給出真應(yīng)
力、真應(yīng)變以及真應(yīng)力－真應(yīng)變曲線就太好了。不過，做起來有相當(dāng)大的難度。
用于高分子材料力學(xué)性能測試的試驗(yàn)機(jī)，設(shè)計時要盡可能考慮高分子材料結(jié)構(gòu)、分子運(yùn)
動、力學(xué)性能的特殊性，增加一些功能。例如，試驗(yàn)機(jī)的框架要高一些。因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在用的
試驗(yàn)機(jī)，已經(jīng)達(dá)到zui大行程了有的試樣還沒拉斷。又如，拉伸彈性模量測得準(zhǔn)大形變也能測
得準(zhǔn)的功能；測定比例極限應(yīng)力、比例極限應(yīng)變的功能等。
學(xué)校用的脆性溫度性能測試的試驗(yàn)機(jī)，設(shè)計時要盡可能考慮操作簡便、軟硬件保護(hù)功能好。
因?yàn)閷W(xué)校用的脆性溫度性能測試的試驗(yàn)機(jī)既要服務(wù)于科研，又要服務(wù)于教學(xué)，多人操作，尤其是
常會有新手上機(jī)，曾出現(xiàn)過傳感器被頂壞、把軟件搗癱瘓等事故。