1.3.3 织态结构
与金属和无机非金属不同,线型高分子充分伸展时,长度与宽度相差极大,可达到几百倍、几千倍、几万倍。这种结构悬殊的不对称性使它们在某些情况下很容易沿某个特定方向占优势平行排列,这种现象就称为取向。无论结晶还是非晶高聚物,在外场作用下,特别是在拉伸场作用下,均可发生分子链、链段或晶粒沿某个方向择优排列,即发生取向,如图1-35所示。
图1-35 结晶和取向
材料仅沿一个方向拉伸,长度增大,厚度和宽度减小,高分子链或链段倾向于沿拉伸方向排列,在取向方向上,原子间以化学键相连,这种取向称为一维取向。如纤维纺丝、薄膜的单轴拉伸。当出现取向时,沿取向方向强度提高,垂直于取向方向强度降低。
纺丝时,从喷嘴孔喷出的丝已有一定的取向,即分子链取向,再牵伸若干倍,则分子链取向程度进一步提高。尼龙丝未取向的抗拉强度为70~80MPa,取向后的抗拉强度可达到470~570MPa。
薄膜也可单轴取向。目前广泛使用的包扎绳用的全同PP,是单轴拉伸薄膜,拉伸方向(x方向)十分结实,这是由于原子间以化学键结合,y方向上十分容易撕开,这是由于y方向是分子间作用力。
材料沿着相互垂直的两个方向x、y拉伸,面积增大,厚度减小,高分子链或链段倾向于沿Oxy平面平行排列,在Oxy平面上各个方向都有原子与原子间的化学键存在。如薄膜的双轴拉伸,使分子链取平面薄膜的任意方向,但平面内分子的排列可能是无序的,在薄膜平面的各个方向上性能相近并且强度高,但薄膜平面与平面之间易剥离。现在超市用的高强度塑料袋多数是二维取向的PE膜做的,可以重复使用,而有些小商小贩用的塑料袋是用未经取向的PE膜做的,虽然价格低,但强度很低,不能重复使用,造成环境污染,是国家明令禁止使用的。
金属和无机非金属材料可以通过定向凝固获得具有一定取向的晶体。金属材料还可以通过塑性变形而形成织态结构,简称织构。如通过拉拔形成一维的丝织构,通过轧制形成二维的板织构。