取向效应

       一、取向机理

　　聚合物在加工过程中，在力的作用下，流动的大分子链段一定会取向，取向的性质和程度根据取向条件有很大的区别。按熔体中大分子受力的形式可分为剪切应力作用下的“流动取向”和受拉伸作用下的“拉伸取向”。

　　按取向结构单元的取向方向，可分单轴和双轴或平面取向。按熔体的稳定性可分等温和非等温流动取向，也可分结晶和非结晶取向。

　　聚合物熔体在模腔中的流动是注塑的主要流动过程，熔体在型腔中取向过程将直接影响制品的质量。

　　要理解注塑制品在型腔中成型的机理需了解无定型聚合物的取向机理。充模时，无定型聚合物熔体是沿型腔壁流动，熔体流人型腔首先同模壁接触形成来不及取向的冻结层外壳，而新料沿着不断增长的凝固层内壁向前流动，推动波前峰向前移动。

　　靠近凝固层的分子链，一端被固定在凝固层上，而另一端被邻层的分子链沿着流动方向而取向。由于靠近凝固层助力 大、速度 小，而中心外流动阻力 小、速度 大，这样在垂直于流动方向上形成速度梯度;凝固层处的速度梯度 大，中心处的速度梯度 小，因此靠近凝固层的熔体流受剪切作用 强，取向程度 大，而在靠近中心层剪切作用 小，取向也 小，形成小取向层区。

　　二、取向对制品性能的影响

　　由于非结晶型聚合物的取向是大分子链在应力作用方向上的取向，所以在取向方向的力学性质明显增加，而垂直于取向方向的力学性质却又明显地降低;在取向方向的拉伸强度、断裂伸长率随取向度增加而提高。

　　双轴取向的制品其力学性质具有各异性并与两个方向拉伸倍数有关。双轴取向改变了单轴取向的力学性质。在通常注塑条件下，注塑制品在流动方向上的拉伸强度大约是垂直方向的1倍～2.9倍，而冲击强度为1倍～10倍，说明垂直于流动方向上的冲击强度降低很多。

　　注塑制品的玻璃化转变温度随取向度提高而上升。有的随取向度提高和结晶度的提高，其聚合物的玻璃化转变温度值可升高约25℃。

　　一定温度下已取向的分子链段要产生松驰作用，非结晶型聚合物的分子链要重新蜷曲。结晶率与取向度成正比，所以收缩程度是取向程度的反映。线膨胀系数也将随取向度而变化，在垂直于流动方向线膨胀系数比取向方向约大3倍。取向后的大分子被拉长，分子之间的作用力增加，发生“应力硬化”现象，表现了注塑制品模量提高的现象。“冻结取向”越大，则越容易发生应力松弛，制品收缩也越大。所以制品收缩反映了取向的程度。