聚合物材料的力学性能
聚合物材料力学与形变行为模拟分析
聚合物材料力学与形变行为模拟分析聚合物材料力学与形变行为模拟分析是一种重要的研究方法，通过模拟聚合物材料的力学性能和形变行为，可以深入理解材料的性质和行为特征，并为工程应用提供指导和支持。
本文将从聚合物材料的力学性质、形变行为模拟方法和应用领域等方面进行分析。
首先，聚合物是一种由大量重复单元组成的高分子化合物。
聚合物材料具有许多优异的力学性质，例如高强度、低密度、良好的韧性和化学稳定性等。
其中，力学性能是聚合物材料最重要的特征之一。
力学性能包括材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧度等指标。
聚合物材料的弹性模量指其在给定应力下的应变程度，屈服强度指材料开始塑性变形的应力，断裂韧度则是材料在断裂前吸收的能量。
理解和分析聚合物材料的力学性质对于设计和优化材料的性能至关重要。
其次，聚合物材料的形变行为模拟是揭示和理解材料变形和失效机制的关键方法之一。
聚合物材料的形变行为包括线性和非线性形变。
线性形变是指应力和应变之间的线性关系，而非线性形变则是指应力和应变之间的非线性关系。
形变行为模拟可以通过多种方法实现，常见的方法包括有限元模拟和分子动力学模拟。
有限元模拟是一种宏观建模方法，通过将材料分割成大量有限大小的元素，并在每个元素中建立方程来模拟材料的形变行为。
而分子动力学模拟则是一种微观建模方法，通过模拟材料中单个原子的运动轨迹来推导材料的形变行为。
这些模拟方法可以帮助研究人员深入了解材料的形变机制，并为材料的设计和改进提供重要的参考。
聚合物材料力学与形变行为模拟在许多领域中得到广泛应用。
首先，在材料科学领域，这种模拟方法可以帮助研究人员更好地理解聚合物材料的特性和本质。
通过模拟材料的力学性能和形变行为，可以为新材料的设计和合成提供参考和指导。
其次，在工程应用中，聚合物材料力学与形变行为模拟可以用于评估和优化材料的性能。
例如，在汽车制造业中，模拟分析可以用于预测材料在不同工况下的应力和应变分布，从而为零部件的设计和材料选择提供支持。
实验四 聚合物材料力学性能的测试
实验六聚合物材料拉伸性能的测试一、实验目的：1、通过实验了解聚合物材料拉伸强度及断裂伸长率的意义。
2、熟悉它们的测试方法3、通过测试应力—应变曲线来判断聚合物材料的力学性能。
二、实验原理：为了评价聚合物材料的力学性能。
通常用等速施力下所获得的应力—应变曲线来进行描述。
这里所谓应力是指拉伸力引起的在试样内部单位截面上产生的内应力而应变是指试样在外力作用下发生形变时，相对其原尺寸的相对形变量。
材料的组成、化学结构及聚态结构都会对应力与应变产生影响。
应力—应变实验所得的数据也与温度、湿度、拉伸速度有关，因此应规定一定的测试条件。
三、主要仪器设备及原料：1、主要仪器设备：万能试验机2、主要原料：各种高分子试样四、操作方法和实验步骤：1、试样制备拉伸实验中所用的试样依据不同材料加工成不同形状和尺寸。
每组试样应不少于5个。
试验前需对试样的外观进行检查试样，表面平整无气泡、裂纹、分层和机械损伤等缺陷。
另外为了减小环境对试样性能的影响，应在测试前将试样在测试环境中放置一定时间，使试样与测试环境达到平衡。
一般试样越厚，放置时间应越长。
具体按国家标准规定。
2、拉伸性能的测试①将合格试样编号并在试样平行部分划二标线，即标距。
测量试样工作段任意三处宽度和厚度，取其平均值。
②安装拉伸试验用夹具。
③调整引伸计标距至规定值。
④装夹试样，要使试样纵轴与上下夹头的中心线重合。
⑤在工作段装夹大变形引伸计，使引伸计中心线与上下夹头的中心线重合。
⑥录入试样信息并按照标准设置试验条件。
⑦联机。
检查屏幕显示的试验信息是否正确，如有不适之处进行修改，然后对负荷清零、轴向变形清零、位移清零。
按“试验开始”键进行试验。
⑦横梁以设定的速度开始移动，同时屏幕显示出试验曲线，根据需要可随时打开想要观察的曲线。
如应力—应变曲线、负荷—变形曲线等多种曲线⑧观察试样直到被拉断为止，按“试验结束”键结束试验。
按“数据管理”键查看试验结果。
五、实验报告：1、简述实验原理。
聚合物材料的力学性能与结构优化
聚合物材料的力学性能与结构优化聚合物材料是一类由大量重复单元通过化学键结合而成的高分子化合物。
它们具有轻质、高强度、可塑性强、抗腐蚀性好等特点，在各个领域都有广泛的应用。
在设计和应用聚合物材料时，力学性能与结构优化是非常重要的考虑因素。
本文将讨论聚合物材料的力学性能和结构优化的相关内容。
一、力学性能的评估1. 强度和刚度：聚合物材料的强度和刚度是衡量其负载承载能力的重要指标。
强度通常用拉伸强度和屈服强度来表示，刚度则通过弹性模量来衡量。
这些性能参数可以通过实验测试获得，也可以通过数值模拟方法进行计算。
2. 延展性：聚合物材料的延展性决定了其在受力时是否会产生塑性变形。
延展性通常通过伸长率和断裂伸长率来表示，伸长率是指材料在受拉伸力作用下产生的变形程度，断裂伸长率是指材料在断裂前的最大伸长率。
3. 耐磨性：聚合物材料在使用过程中往往会经受到摩擦和磨损，耐磨性是衡量材料抵抗磨损能力的指标。
耐磨性的评估可以通过摩擦磨损试验来进行。
提高聚合物材料的耐磨性可以采取添加填料、改善结构等手段。
二、结构优化的方法1. 添加增强剂：为了提高聚合物材料的强度和刚度，可以添加各种增强剂，如纤维素纤维、碳纳米管等。
这些增强剂可以在聚合物基体中形成有效的负载传递通道，从而提高材料的力学性能。
2. 控制分子链结构：聚合物材料的力学性能与其分子链结构密切相关。
通过控制分子链的取向、长度、分布等参数，可以调控材料的力学性能。
这可以通过改变聚合反应条件、添加交联剂等方式实现。
3. 进行复合材料设计：将聚合物与其他材料进行复合，可以充分发挥各种材料的优势，提高复合材料的力学性能。
如聚合物基复合材料中添加纤维增强剂，可以提高材料的强度和刚度。
4. 优化结构拓扑：在设计聚合物材料时，通过优化结构的拓扑形态，可以提高材料的力学性能。
例如，在复合材料中使用层状结构或网状结构，可以增加材料的界面分布，提高材料的界面粘合性和强度。
5. 进行数值模拟：数值模拟是研究聚合物材料力学性能和结构优化的重要手段。
聚合物材料的力学性能与应用研究
聚合物材料的力学性能与应用研究聚合物是指由单体经聚合反应而成的高分子化合物，是材料科学领域中的一个重要研究方向。
聚合物由于具有优异的物理化学性质，广泛应用于各个领域中。
其中，聚合物材料的力学性能一直是研究的热点，对于实际应用有着重要的意义。
1. 聚合物材料力学性能的影响因素聚合物材料的力学性能受到多个因素的影响，包括结构、成分、加工工艺等。
其中，聚合物的结构对于其力学性能起着决定作用。
聚合物结构的一般特征主要取决于两种基础单位的组成比例和聚合反应的方式。
一种基础单位是链端上的单体——它构成了聚合物主体结构的基础；另一种是构成了链之间交联的单体——交联单体，它使聚合物成为一个三维结构，有利于提高聚合物的力学强度。
此外，分子量也是影响聚合物材料力学性能的因素之一，分子量越大，聚合物的强度、韧性和耐热性都会有所提高。
除了结构，成分也是影响聚合物材料力学性能的重要因素之一。
聚合物材料成分的差异会对聚合物的应力应变特性、刚度、弹性、热应力等产生明显影响。
例如，将不同的单体混合在一起聚合，可以得到具有不同性质的材料。
2. 聚合物材料力学性能的应用研究由于聚合物材料的力学性能十分重要，因此相关的应用研究也是不可或缺的。
目前，聚合物材料的应用范围非常广泛，主要包括以下几个方面。
（1）高分子合成高分子材料的制备是聚合物材料应用研究领域的重要方向之一。
通过合成不同类型的聚合物材料，可以得到具有不同性质的高分子材料，满足不同领域的应用需求。
例如，具有良好热稳定性和机械性能的聚酰亚胺材料被广泛应用于电子、航空、汽车等领域中。
（2）高分子复合材料高分子复合材料是应用最广泛的一种高分子材料，它是由两种或两种以上的材料组合而成，具有更加优异的物理、化学性质和机械性能。
例如，聚碳酸酯和玻璃纤维复合材料被广泛应用于汽车、航空等领域。
由于其具有优异的耐冲击性能，被用作制造车门、车顶等大型车身部件。
（3）高分子防护材料高分子防护材料是指具有优异的耐磨损、耐划伤、耐撞击、耐化学腐蚀等性能的材料。
聚合物材料的力学性能
聚合物材料的力学性能第十章聚合物材料的力W性能§10-1聚合物材料的Yc性能特c分子品|大於1f以上的有C化合物Q楦叻肿硬牧希是由S多小分子聚合而成，故又Q榫酆衔锘蚋呔畚铩原子之g由共rIY合，Q橹rI；分子之g由范德瓦IB接，Q榇rI。
分子g次rI力之和h超^分子中原子g主rI的Y合力。
拉伸r常常先l生原子I的嗔选聚合物的小分子化合物Q误w，M成聚合物L的基本Y卧tQ殒。
聚合物L的重}的浚Q榫酆隙取天然的聚合物有木材、橡z、棉花、z、毛和角等。
人工合成聚合物有工程塑料、合成wS、合成橡z等一、聚合物的基本Y1、高分子的型（近程Y）由化WI所固定的缀涡睢―指高分子的化WM成、I接方式和立w型等。
D9―1。
(D9―2)。
L支、短支；型交分子、三S交分子。
由煞N以上Y误w聚合而成的聚合物Q楣簿畚铩聚合物的Y晶很y完全。
（共聚物的追N形式如D9―3。
）2、高分子的象（h端Y）一根巨分子L在空g的排布形象，Q榫薹肿渔的象。
otF、伸展、折B、螺旋等象(D9―5)。
3、聚合物聚集BY聚集BY包括晶BY、非晶BY及取向。
晶^c非晶^共存。
Y晶度＜98％，微晶尺寸在100A左右。
非晶BY的高分子多呈otF形B。
在外力作用下，聚合物的L沿外力方向排列的形BQ聚合物的取向。
4、高分子材料Y特徵w{：聚合物檠}合物（∵各巨分子的分子量不一定相同）⑴；聚合物有型、象的化；⑵分子之g可以有各N相互排列。
⑶二、性能特c(1)密度小；(2)高性；(3)性模量小（度差）；(4)粘性明@。
§10-2型非晶B聚合物的形型非晶B聚合物是指Y上o交、聚集BoY晶的高分子材料。
S囟炔煌而化，可於玻璃B、高B和粘流B三N力WB(D9―7) tb一脆化囟tg一玻璃化囟tf一粘流囟D9―8榉蔷B聚合物在不同囟认碌力一曲。
一、玻璃B下的形＜tb 聚合物於硬玻璃B，只有性形A段，且伸L率很小。
靠主IIL的微量伸s和微小的I角化F性形。
聚合物的力学性能与分子结构
聚合物的力学性能与分子结构在我们的日常生活和众多工业领域中，聚合物材料扮演着举足轻重的角色。
从塑料制品到橡胶制品，从纤维材料到涂料胶粘剂，聚合物无处不在。
而决定这些聚合物材料性能优劣的关键因素之一，便是其力学性能与分子结构。
首先，让我们来了解一下什么是聚合物的力学性能。
简单来说，力学性能就是聚合物在受到外力作用时所表现出的特性。
这包括强度、刚度、韧性、延展性、耐磨性等等。
比如，塑料椅子需要有足够的强度来承受人的体重，汽车轮胎则需要具备良好的韧性和耐磨性。
那么，聚合物的分子结构又是如何影响这些力学性能的呢？分子结构就像是聚合物的“基因密码”，决定了它的性质。
分子链的长度是一个重要因素。
一般来说，分子链越长，聚合物的强度和粘度往往越高。
想象一下，一条长长的分子链就像一根长长的绳子，众多这样的长链交织在一起，形成了一个强大的网络，使得材料更能抵抗外力的破坏。
分子链的柔性也对力学性能有着显著影响。
柔性好的分子链能够更容易地弯曲和变形，从而使聚合物具有较好的延展性和韧性。
比如，橡胶的分子链就具有很高的柔性，所以它能够被拉伸很大的程度而不断裂。
分子链的规整度同样不容忽视。
规整度高的分子链能够更紧密地排列，分子间的相互作用力更强，从而提高聚合物的强度和刚度。
而规整度低的分子链排列较为混乱，材料的性能相对就会较差。
除了分子链本身的特性，分子间的相互作用也在很大程度上决定了聚合物的力学性能。
分子间如果存在较强的氢键、范德华力等相互作用，会使得聚合物具有更高的强度和耐热性。
此外，聚合物的交联结构也会对力学性能产生重大影响。
交联就像是在分子链之间搭建了“桥梁”，使得整个结构更加稳固。
高度交联的聚合物通常具有优异的强度和耐热性，但延展性会较差；而交联程度较低的聚合物则具有较好的延展性，但强度相对较低。
为了更直观地理解这些概念，我们以聚乙烯（PE）为例。
高密度聚乙烯（HDPE）具有较高的结晶度和规整度，分子链排列紧密，因此具有较高的强度和硬度；而低密度聚乙烯（LDPE）的结晶度和规整度较低，分子链排列较为疏松，所以它的强度和硬度相对较低，但延展性更好。
柔性聚合物材料的力学性能研究
柔性聚合物材料的力学性能研究柔性聚合物材料在日常生活中广泛应用，其力学性能的研究对于材料的开发和应用具有重要意义。
在这篇文章中，将探讨柔性聚合物材料的力学性能研究。
一、背景介绍柔性聚合物材料以其优良的可塑性和延展性而备受关注。
它们广泛应用于制造各种产品，如橡胶制品、塑料制品和弹性体。
柔性聚合物材料的力学性能是评估其适用性和可靠性的重要指标。
二、材料表征方法为了研究柔性聚合物材料的力学性能，需要使用一系列表征方法。
其中一种常用的方法是拉伸实验。
通过拉伸实验，可以测量材料在不同应变下的力学响应，如应力-应变曲线。
另一个常用的方法是压缩实验，用于研究材料在受压情况下的力学性能。
三、力学性能参数对于柔性聚合物材料的力学性能研究，一些重要的参数需要被考虑。
其中之一是杨氏模量，它反映了材料在受力时的刚度和弹性。
另一个参数是屈服强度，它是材料开始塑性变形的承载能力。
此外，断裂韧性也是一个重要的参数，它表征了材料在断裂前能够吸收的能量。
这些参数可以帮助我们评估柔性聚合物材料在实际应用中的性能。
四、影响因素柔性聚合物材料的力学性能受到多种因素的影响。
首先是材料的分子结构和化学组成。
分子结构的不同可能会导致材料的力学行为发生改变。
其次是加工工艺。
加工对于柔性聚合物材料的结构和性能都有很大的影响。
此外，温度、湿度和加载速率等环境因素也会对材料的力学性能产生重要影响。
五、应用前景柔性聚合物材料的力学性能研究对于其应用前景有着深远的影响。
通过深入了解柔性聚合物材料的力学性能，可以合理设计材料结构，提高材料的可靠性和寿命。
此外，研究柔性聚合物材料的力学性能还有助于开发新的应用领域，如可穿戴设备、柔性电子和生物医学领域等。
六、挑战与展望尽管柔性聚合物材料的力学性能研究取得了显著进展，但仍存在一些挑战。
一方面，当前的研究主要集中在宏观尺度上，对于纳米尺度的力学性能研究还有待深入探索。
另一方面，随着柔性聚合物材料应用领域的不断拓展，对其力学性能的要求也在不断提高。
聚合物材料的力学性能研究
聚合物材料的力学性能研究一、引言聚合物材料因其优异的物理性质和低成本的生产工艺在工业中被广泛使用，然而聚合物材料的力学性能成为了影响其应用范围的一个关键因素。
在工程应用中，聚合物材料必须具备一定的力学性能，例如强度、韧性、刚度等。
因此，研究聚合物材料的力学性能具有极其重要的意义。
本文将分别从强度、韧性和刚度三个方面探讨聚合物材料的力学性能研究。
二、聚合物材料的强度研究强度是指受力材料最大承受力的能力。
在聚合物材料中，强度受到化学结构、晶化程度和制备工艺等因素的影响。
其中，聚合物的化学结构对其强度性能的影响最大，因为它决定了聚合物的分子量、分子量分布和化学键的类型和数量。
此外，影响聚合物材料的强度还包括晶化程度和制备工艺等因素。
研究表明，化学结构和分子量是影响聚合物材料强度的最主要因素。
其中，分子量的大小和分子量分布的宽窄对聚合物材料的强度影响极大。
较高的分子量和较窄的分子量分布可以提高聚合物材料的强度。
而分子量过高或分子量分布过窄会导致聚合物材料的加工难度增加，从而影响其生产工艺。
此外，化学结构的差异也会对聚合物材料的强度产生不同的影响。
例如在聚乙烯和聚丙烯等同属于烯烃类聚合物材料中，不饱和度的增加会降低其强度，而在芳香族聚合物材料中，饱和度的增加反而会降低其强度。
三、聚合物材料的韧性研究韧性是指材料在受冲击载荷时形变和吸收能量的能力。
聚合物材料的韧性受到其结晶度、分子量和分子量分布等因素的影响。
研究表明，增加聚合物材料的结晶度可以提高其韧性。
这是由于高结晶度会使聚合物分子之间的相互作用变强，从而增加聚合物材料的强度和韧性。
分子量和分子量分布的影响也与强度类似，即分子量和分子量分布的增加可以提高聚合物材料的韧性，但过高的分子量和过窄的分子量分布会影响材料的加工和生产。
此外，制备工艺也对聚合物材料的韧性产生影响。
例如，在高速注塑成型中，熔融聚合物材料受到剪切力的作用，从而影响其晶化程度和结晶形态，进而影响聚合物材料的韧性。
第十章聚合物材料的力学性能
第十章聚合物材料的力学性能§10-1聚合物材料的结构与性能特点分子质量大于1万以上的有机化合物称为高分子材料，是由许多小分子聚合而成，故又称为聚合物或高聚物。
原子之间由共价键结合，称为主价键；分子之间由范德瓦尔键连接，称为次价键。
分子间次价键力之和远超过分子中原子间主价键的结合力。
拉伸时常常先发生原子键的断裂。
聚合物的小分子化合物称为单体，组成聚合物长链的基本结构单元则称为链节。
聚合物长链的重复链节数目，称为聚合度。
天然的聚合物有木材、橡胶、棉花、丝、毛发和角等。
人工合成聚合物有工程塑料、合成纤维、合成橡胶等一、聚合物的基本结构1、高分子链的构型（近程结构）由化学键所固定的几何形状--指高分子链的化学组成、键接方式和立体构型等。
见图9-1。
(图9-2)。
长支链、短支链；线型交联分子链、三维交联分子链。
由两种以上结构单体聚合而成的聚合物称为共聚物。
聚合物的结晶很难完全。
（共聚物的几种形式如图9-3。
）2、高分子链的构象（远程结构）一根巨分子长链在空间的排布形象，称为巨分子链的构象。
无规则线团链、伸展链、折叠链、螺旋链等构象(图9-5)。
3、聚合物聚集态结构聚集态结构包括晶态结构、非晶态结构及取向。
晶区与非晶区共存。
结晶度＜98％，微晶尺寸在100A左右。
非晶态结构的高分子链多呈无规则线团形态。
在外力作用下，聚合物的长链沿外力方向排列的形态称为聚合物的取向。
4、高分子材料结构特征归纳：⑴聚合物为复合物（∵各个巨分子的分子量不一定相同）；⑵聚合物有构型、构象的变化；⑶分子之间可以有各种相互排列。
二、性能特点(1)密度小； (2)高弹性； (3)弹性模量小（刚度差）；(4)粘弹性明显。
§10-2线型非晶态聚合物的变形线型非晶态聚合物是指结构上无交联、聚集态无结晶的高分子材料。
随温度不同而变化，可处于玻璃态、高弹态和粘流态三种力学状态(图9-7)tb一脆化温度 tg一玻璃化温度 tf一粘流温度图9-8为非晶态聚合物在不同温度下的应力一应变曲线。
聚合物的力学性能
为伸展，产生强迫高弹变形。
也就是在外力的作用下，非晶聚合物中本来被冻结的链段被强迫运动，
使高分子链发生伸展，产生大的形变。但由于聚合物仍处于玻璃态，当外
力移去后，链段不能再运动，形变也就得不到回复，只有当温度升至Tg附
近，使链段运动解冻，形变才能复原。
若链段运动的松弛时间与外力作用速率相适应，材料在断裂
前可发生屈服，出现强迫高弹性，表现为韧性断裂
若外力作用时间越短，链段的松弛跟不上外力作用速率，为
使材料屈服需要更大的外力，材料的屈服强度提高，材料在断裂
前不发生屈服，表现为脆性断裂
所以，降低温度与提高外力作用速率有同样的效果，
这是时-温等效原理在高分子力学行为中的体现。
的冷拉，由于局部的高度拉伸应变（1000％），造成了很大的横
向收缩，这种局部的收缩要大于材料整体的横向收缩，结果在局
部性的取向链束或片层间形成一定的空的体积，并在表面上出现
凹槽。也可以发生在材料内部形成内银纹。
精选课件
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第八章 聚合物的力学性能
3.产生银纹的结果：
①银纹可发展成裂缝，使材料的使用性能降低。
强
度
B
＝A ，断裂强度
Mn
分子量
精选课件
33
第八章 聚合物的力学性能
②取向与结晶的影响
结晶度增加，强度增加韧性下降以PE为例。
聚乙烯强度与结晶度的关系
性形变(plastic deformation )（强迫高弹形变）、应变硬化四
个阶段
精选课件
11
第八章 聚合物的力学性能
σ
B
Y
σ
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第九章聚合物材料的力学性能第一节聚合物材料的结构相对分子质量大于10000以上的有机化合物称为高分子材料。
它是由许多小分子聚合而得到的，故又称为聚合物或高聚物。
聚合物的原子之间由共价键结合，称为主价键；而分子之间由范德瓦尔键连接，称为次价键。
分子间次价键力之和远远超过单个分子中原子间主价键的结合力，因此，聚合物在拉伸时常常先发生原子键的断裂，而不是分子链之间的滑脱。
这是聚合物具有较高强度，并可以作为结构材料使用的根本原因。
聚合物的小分子化合物称为单体，组成聚合物长链的基本结构单元则称为链节。
聚乙烯的单体为乙烯(CH 2=CH2)，其链节为-CH2-CH2-。
聚合物长链的重复链节数目、称为聚合度。
天然的聚合物有木材、橡胶、黄麻、棉花、丝、毛、发和角等。
本章主要讨论人工合成聚合物(工程塑料、合成纤维、合成橡胶等)的变形和断裂行为。
由于聚合物具有许多优点．在工业和日常生活小已获得广泛应用。
现在，人工合成聚合物产品的生产规模．在体积上早已超过金属产量的总和。
它在材料科学领域中占有重要地位。
聚合物的性能主要取决于其巨型分子的组成与结构。
聚合物的结构是多层次的，包括高分子链的近程结构、远程结构、聚集态结构和织态结构、液晶结构。
织态结构和液晶结构也是聚集态结构。
前者是高分子材料的高层次结构，是指不同高分子之间或高分子与添加剂分子之间的排列和堆砌结构；后者是高分于长链的主链或侧链有液晶原并与柔性链联接的结构。
限于篇福，本书不介绍这两种结构。
一、高分子链的近程结构-构型高分子链的近程结构是指由化学键所固定的几何形状-高分子构型，即指高分子链的化学组成、键接方式和立体构型等。
上述的聚乙烯是由一种结构单体合成的，故该类聚合物又称为均聚物。
均聚物中的分子链之间若不发久联接．则为线型均聚物或支链型均聚物．前者如高密度聚乙烯，后者如低密度聚乙烯(具有支链结构，分子两侧具有相当数量的长支链和短支链，图9-1)。
若低密度聚乙烯中短支链规则排列，则也是线性规聚物。
若分子链由化学键联接，则为交联均聚物或网络型均聚物(三维交联分子链)(图9-2)。
工程上的热塑性塑料，如聚氯乙烯、尼龙6、尼龙66等都是线性均聚物；而热固性塑料如环氧树脂则为交联均聚物。
由两种以上结构单体聚合而成的聚合物称为共聚物。
大部分共聚物中链节是无规则排列的。
有多种结构单体的共聚物比只有一种结构单体的均聚物难以结晶。
同理，聚合物链的结构单体配置越不规律，越有利于形成非晶态，而有规立构的聚合物则大部分能结晶。
由于聚合物中只有微弱的范德瓦尔力使分子成线性排列，而结晶结构要求把大量原子输送到固定有利位置。
所以聚合物的结晶很难完全。
共聚物的几种形式如图9-3所示。
二、高分子链的远程结构——构象高分子链的远程结构是指一根巨分子长链在空间的排布形象，称为巨分子链的构象。
由于单键内旋转运动、巨分子长链的构象是在不断交化的。
分子链中的碳一碳键的键角α保持109。
28’不变。
由图9-4可见．C2-C3单键围绕C1-C2键自由旋转．键角为α；同样，C4-C3单键围绕C2-C3键自由旋转，键角也为α，依次类推。
实际聚合物巨分子链的运动单元不是一个个单键，而是由数个、几十其至几百个链节组成的链段。
外在条件(温度、拉伸载荷等)变化时，巨分子链的构象除呈无规则线团链外，还可以呈伸展链、折叠链、螺旋链等构象(图9—5)、通常，高分子链是卷曲的、具有柔性的，因而聚合物具有极好的弹性。
若主链不能内旋转，或结构单体之间有强烈相互作用、氢键作用、极性基团的相互作用，则会影响分子链的柔性，形成刚性链。
三、聚合物聚集态结构——晶态、非晶态及取向聚合物的聚集态结构包括晶态结构、非晶态结构及取向。
前已述及．聚合物不能得到完全的晶体结构，实际上是晶区与非晶区同时存在。
聚合物的结晶程度用晶体所占总体的质量分数表示，称为结晶度。
聚合物的结晶度通常小于98%，其微小晶粒的尺寸通常在100埃米左右。
高分子单晶为折叠链结构（图9-6）。
分子链折叠排列整齐有序，致密度较高，分子间作压力较大。
非晶态结构的高分子链多呈无规则线团形态，为分子链近程有序．其中局部可以存在高分子链折叠区。
在外力作用下．聚合物的长链沿外力方向排列的形态称为聚合物的取向。
取向可促进聚合物的结晶，使沿链长方向排列的有序性增大，同时也使聚合物成为各向异性。
归纳起来，高分子材料的结构特征有：（1）聚合物长链的重复链节数目(聚合度)可以不—样，因而聚合物中各个巨分子的相对分子质量不一定相同。
聚合物实际上是一个复合物。
其相对分子质量只能用平均相对分产质量表达；②聚合物长链可以有构型、构象的变化，加之可以是几种单体的聚合．从而形成共聚、嵌段、接枝、交联等结构上的变化（3）分子之间可以有各种相互排列，如取向、结晶等。
这些结构上的多重性，以及聚合物分子链运动单元的多样性，使聚合物显示出各种特殊的性能。
聚合物与低分子材料的特点(区别)见表9—1。
与金属材料相比，聚合物在外力或能量载荷作用下强烈地受温度和载荷作用时间的影响、因此其力学性能变化幅度较大。
聚合物的主要物理、力学性能特点有：(1)密度小聚合物是密度最小的工程材料。
其密度一般在1.0-2.0gcm-3之间，仅为钢的1／8—1/4、为工程陶瓷的1／2以下。
重量轻、比强度大是聚合物的突出优点。
(2)高弹性高弹态的聚合物其弹性变形量可达到100-1000％，一般金属材料只有0.1-1.0％。
(3)弹性模量小聚合物的弹性模量约为0.4-4.0GPa．一般金属材料为50-300GPa，因此聚合物的刚度差。
(4)粘弹性明显聚合物的高弹性对时间有强烈的依赖性，应变落后于应力，室温下即会产生明显的蠕变变形及应力松弛。
第二节线型非晶态聚合物的变形线型非晶态聚合物是指结构上无交联、聚集态无结晶的高分子材料。
这类聚合物的力学行为随温度不同而变化，可处于玻璃态、高弹态和粘流态三种力学状态(图9-7)。
三种状态下聚合物的变形能力不同，弹性模量也不同。
在外力和加速载荷恒定的情况下，聚合物在玻璃态时，变形量很小；在高弹态时聚合物的变形量最大，几乎与温度无关；在粘性态时，聚合物的变形量随温度的升高极具增加。
同时，tg，tb，tf是非晶态聚合物的特征温度。
Tg是聚合物从玻璃态到高弹态转化或相反转化温度，成为玻璃化温度；tb是高聚物从软玻璃态向硬玻璃态转化的温度，温度低于tb，聚合物变脆，因此，tb成为脆化温度；tf是聚合物从高弹态向粘流态转化的温度，称为粘流温度。
聚合物在tg温度时，其力学行为有很大变化，所有研究聚合物的力学性能，要了解tg值。
表9-2聚合物玻璃化温度值。
9—8为非晶态聚合物在不同温度下的应力应变曲线，可见在不同力学状态下的应力—应变关系差别很大。
一、非晶态聚合物在玻璃态下的变形通常，聚合物作为结构材料使用时，处于玻璃态，其分子链或链段不能运动，分子被“冻结”。
硬玻璃态聚合物的室温下的拉仲应力—应变曲线(图9-8曲线a，温度在tb以下)上只有弹性变形阶段，伸长率很小，为普弹性变形。
断口与拉力方向垂直，弹性模量比其它状态下的大，无弹性滞后。
聚合物的普弹性变形是靠主键键长的微量和微小键角变化来实现的。
软玻璃态聚合物的拉伸应力应变曲线如图9—8曲线b。
第三节 结晶聚合物的变形结晶态聚合物由于晶区内的链段无法运动，因此结晶度高的聚合物不存在高弹性，但具有较高的强度和硬度，结晶态聚合物的力学状态与相对分子质量和温度有关。
由图9-12可见，tb 为非晶相玻璃化温度，tm 为晶体相熔点，tf 为粘流温度。
当t ＜tg 温度时，聚合物为结晶态，其拉伸塑性很小，力学行为与非晶玻璃态聚合物相似。
在tg ＜t<tm 温度范围内，结晶态聚合物呈强韧性的皮革态。
当t ＞tm 时，晶体相熔化，聚合物全部有非晶区组成，转化成为高弹性的橡胶态。
但如相对分子量较低时，也可能转化为粘流态。
未取向的结晶聚合物，其变形过程是复杂的。
受载时，结晶区先被破坏，随后再重新组成新的微纤维束定向排列的结构(图9-13)、其拉伸应力—应变曲线示于图9-14.屈服后，原有的结构开始破坏，试样上产生缩颈并沿长度方向不断扩展。
至曲线最低点时原有结构完全被破坏。
如果在缩颈开始后不迅速发生断裂，则随应变增加，被破坏的晶体结构重新组成方向性好，强度高的微纤维结构。
每个微纤维都有很高的强度，在加上微纤维间的来联系分子进一步伸展。
新结构聚合物的抗变形能力增大，分子取向程度增大。
由于应变硬化，应力—应变曲线再度上升，直至达到断裂应力。
在这样的拉伸变形过程也是冷拉伸过程。
拉伸试验中，可观察到试样标距部分颜色的变化，屈服后随变形度增大分子取向程度增加。
在变形最剧烈的区域试祥变白，光学透明性好。
具有取向的聚合物呈各向异性。
冷拉伸后的结晶态聚合物试样，加热到tm以上，试样上残留的变形也基本上全部恢复。
结晶态聚合物和非晶态聚合物的冷拉伸温度范围是不同的，前者在tg-tm之间，后者在tb-tg 之间，在冷拉伸过程中，两类材料内部结构的变化也是不同。
第四节聚合物的粘弹性聚合物材料除个别种类是线弹性体以外，大多数不能认为是线弹性体。
前已述及．聚合物的普弹性变形是依靠主键键长的微量伸缩和键角的微小变化来实现的，其余的变形是通道巨分子链构象的变化实现的。
改变分子链构象需要时间，由此而产生的变形就与时间有关．表现为应变落后于应力。
聚合物在外力作用下，弹性和钻性两种变形机理同时存在的力学行为称为粘弹性。
聚合物的粘弹性分静态粘弹性和动态粘弹性两类。
一、静态粘弹性一蠕变与应力松弛当应力或应变完全恒定，不是时间的函数时，聚合物所表现的粘弹性称为静态粘弹性。
一般有两种表现形式：蠕变与应力松弛。
大多数聚合物的tg和‘tm比室温稍高，而粘弹性在tg温度以上30度左右最容易显现、所以在室温下聚合物就已有明显的蠕变与应力松弛行为。
金属的蠕变变形，是通过位错滑移形成亚晶，以及晶界滑动和空位扩散迁移实现的不可逆塑性变形，当环境温度超过0.3Tm(Tm为金属熔点)时才较显著。
聚合物的蠕变变形是指在室温下，承受力的长期作用时产生的不可回复的塑性变形。
它是由于分子间粘性阻力使应变和应力不能瞬间达到平衡的结果。
聚合物的蠕变变形除不可回复的粘性交形外，还包含普弹性变形和高弹性变形。
在外力去除后，普弹性变形迅速回复、而高弹性变形则缓慢地部分回复，这是聚合物蠕变与金属蠕变的明显区别。
聚合物的应力松弛是指在恒温下，快速施加外力，聚合物产生一定变形，维持应变不变所需应力随时间延长逐渐降低的现象。
实践中，密封橡胶圈使用初期密封性较好，但随着时间延长，密封效果减弱，甚至产生泄露。
这就是应力松弛的结果。
聚合物的蠕变与应力松弛，都是大分子在外力长时间作用下，逐渐发生了均象改变或位移变化的结果。
其过程常用粘壶与弹黄联接的组合模型来模拟(图9—15)。