2024-11-11 09:08:04

聚合物分子結構的影響

由于聚合物材料的強度主要決定于主鏈的化學鍵力和分子間的作用力，增加主鍵的強度或增加分子間的作用力都可使聚合物的強度增加，聚合物的極性和分子間的氫鍵可增加分子間作用力，因而可增加強度。

例如低壓聚乙烯的拉伸強度只有15-16MPa，而聚氯乙烯因有極性基團，拉伸強度為50MPa；尼龍6-10因有氫鍵，拉伸強度為60MPa。

分子鏈支化程度增加，使鏈分子間的距離增加，分子間的作用力減少，因而拉伸強度降低，適度交聯，使分子鏈不易發生相對滑移，增加了分子鏈間的作用，因而強度增加、在考慮分子間力或主鏈化學鍵強度對強度貢獻時，不能忽略了由于力學松弛或內耗對聚合物強度的貢獻，這兩者往往是予盾的，例如極性基團過密，或取代基過大，阻礙了鏈段運動，不能實現強迫高彈形變，聚合物會變脆、即拉伸強度雖然大了，但沖擊強度下降，支鏈減少了分子間作用力，可使鏈段活動較為自由，因而沖擊強度增加：一般說來，取代基小，數量少，極性弱，分子間作用力小的大分子鏈，柔順性好，有利于大分子鏈段運動，可提高抗沖擊性，但相應地會使拉伸強度變低，硬度變低；增加主鏈的化學鍵強度，如使主鏈含有苯環、雜環等，可使材料的強度增加。共聚合可以用于調節分子鏈的結構，因而是改善聚合物強度的重要手段。

缺陷與應力集中的影響

如果材料中存在缺陷，受力時材料內部的應力平均分布的狀態將發生變化，使缺陷附近局部的應力急劇增加，遠遠超過應力平均值，這種現象稱為應力集中。缺陷包括裂紋、空隙、缺口、銀紋和雜質。各種缺陷在漆膜形成過程中是普遍存在的，例如，顏料分散過程不理想，顏料體積濃度PVC超過CPVC，溶劑揮發時產生的氣泡，成膜時體積的收縮導致的內應力引起的細小的銀紋或裂縫。

缺陷是材料破壞的薄弱環節，當局部應力超過局部強度時，缺陷就發展，最終導致斷裂，因而可嚴重地降低材料的強度，它是造成聚合物實際強度下降的主要原因。

每一聚合物鏈的末端可以說也是一種微小的缺陷，因此相對分子質量愈低，缺陷愈多，強度也愈低。減少缺陷是提高強度的一個重要措施。

聚合物形態的影響

聚合物的強度和聚合物的凝聚態的形態有很大的關系，聚合物形態往往可以影響裂縫發展的速度例如氯乙烯-乙酸乙烯共聚物用純甲基異丁酮（MIBK）為溶劑所得的薄膜，其斷裂伸長很低，脆性很大、MIBK是氯乙烯-乙酸乙烯共聚物的良溶劑，當在MIBK中混入少量不良溶劑，如甲氧基丁醇（MOB）后，所得薄膜的斷裂伸長明顯增加，特別是當MIBK和MOB的比例為90:10時，情況最為明顯（如不良溶劑過多，強度又會明顯下降），其原因在于有適量的不良溶劑時，所得薄膜中可形成大量極細小的空隙，這種空隙可以控制住裂縫發展的速度，減緩了應力集中強度；由此可知，合適的形態，使裂縫在較大的區域內緩慢發展，而不使應力高度集中到少數部位，可避免斷裂，這是設計抗沖擊涂料配方需予考慮的。

另一方面，在無定形漆膜中的微觀多相性也可使漆膜的韌性增加。用接枝、嵌段共聚合，或者用共混方法可以得到具有微觀多相性的材料、如和橡膠共混的ABS或聚苯乙烯，其中橡膠以微粒狀分散于連續的塑料相之中，由于塑料相的存在，使材料的彈性模量和硬度不至于有過分的下降，而分散的橡膠微粒則作為大量的應力集中物，當材料受到沖擊物時，它們可引發大量的銀紋，從而吸收大量沖擊能量，同時由于大量銀紋之間應力場的相互干擾，又可阻止銀紋的進一步發展，從而可以大大提高聚合物材料的韌性，涂料也可用類似的方法形成增韌的薄膜，例如利用核殼結構的乳膠，便可得到連續相為硬而強的聚合物，分散相為軟而韌的聚合物的結構。加入顏料也是形成多相體系的手段，它可提供大量使單個的銀紋發生分枝的位置，也可使銀紋的發展方向偏轉，從而提高漆膜的強度。

漆膜附著力的影響

漆膜與底材的附著力如果很好，作用在漆膜上的應力可以較好地得到分散，因而漆膜不易被破壞。

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