高聚物的取向
一，高聚物分子链的取向
低分子物质，如果是球状对称的，就没有取向可言，而当分子具有非球形的或电荷分布不对称时，在电场或力场的作用下，分子才会沿场的方向取向。对于高聚物，由于分子是长链，分子很不对称，所以它的取向就表现得特别显著。
分子的热运动使分子趋向无序状态，而取向可使分子的有序性增加。因此，若在取向过程中达到平衡状态，则外场愈强，温度愈低，取向的程度就愈大。但是，温度低了，分子到达取向状态又是困难的。因此，在不平衡状态下，取向的程度决定于分子在外场中存在的时间。分子不能在瞬时转动，介质又有粘度，温度愈低，粘度愈大，所需时间愈长。温度低时，平衡取向度大，但达到平衡所需时间也愈长。
对于刚性链分子，它取向时，整个分子要转动，虽然在外场中分子愈长，推动分子转动的力偶愈大（与分子长度L成正比），似乎分子长度愈大，转动会愈快，但由于在转动时，粘滞力也随之增大，而且粘滞力随L增大（n>2）总的结果，刚性链愈长，转动愈慢，甚至几乎不能转动，即不易取向。同理，取向后也不易解除。埃及古代皇帝墓中的纤维，虽然有几千年的历史，迄今仍是定向的。
分子的热运动使分子趋向无序状态，而取向可使分子的有序性增加。因此，若在取向过程中达到平衡状态，则外场愈强，温度愈低，取向的程度就愈大。但是，温度低了，分子到达取向状态又是困难的。因此，在不平衡状态下，取向的程度决定于分子在外场中存在的时间。分子不能在瞬时转动，介质又有粘度，温度愈低，粘度愈大，所需时间愈长。温度低时，平衡取向度大，但达到平衡所需时间也愈长。
对于刚性链分子，它取向时，整个分子要转动，虽然在外场中分子愈长，推动分子转动的力偶愈大（与分子长度L成正比），似乎分子长度愈大，转动会愈快，但由于在转动时，粘滞力也随之增大，而且粘滞力随L增大（n>2）总的结果，刚性链愈长，转动愈慢，甚至几乎不能转动，即不易取向。同理，取向后也不易解除。埃及古代皇帝墓中的纤维，虽然有几千年的历史，迄今仍是定向的。
对于柔性链分子，取向时有两种结构单元的转动:小的链段可以很快取向，大的链段取向就较慢，使整个分子取向就更慢。可见有一系列取向速度不同的取向过程。低分子却只有一个取向过程。柔性链高聚物中，取向速度快的小链段，它的转动相当于高弹性，而慢的大链段或整个分子链的取向，就相当于粘性流动。可见，它的取向要比刚性分子链的取向容易，解取向也容易，橡胶是柔性链分子，所以它的分子链取向容易，解取向也不难。选择分子链柔性不大的高聚物纤维素，就是为了防止纤维纺成丝并织成布后容易收缩
综上所述，高聚物分子链的取向与低分子取向有两点差别。
（1）高分子的解取向与得到取向的历史有关，取向的低分子在外场解除后，解取向的速率决定于温度及分子间力（粘度），而与原来取向的速率无关。高聚物则不然，获得很快取向的，解取向也快，反之亦然。因为高分子在快速取向中，只有分子链中小结构单元的取向，所以解取向也快。而在慢的取向过程中，则是小结构单元的取向，尔后导致整个分子的取向，所以解取向也慢。
（2）取向高分子的各向异性与取向不是单值关系，而低分子取向的各向异性（如双折射）则取决于取向度，即两者之间有单值的关系。图3-19中的a虽然就整个分子链来说是取向的，但链的小结构单元并没有很快取向，因此双折射不b图中，虽然对整个分子链来说并没有取向，可是小结构单元的取向却比较好，双折射大。所以只用双折射来衡量取向度时，认为甲比乙大。甚至用光学方法测得的折射样品，还会有力学的各向异性。所以研究高聚物的取向用两种方法：一种反映小结构单元；另一种反映整个分子链。并且能了解取向的历史过程。
二，取向对力学性能的影响
高聚物分子取向后，各种物理性能，包括力学，光学，电和热等性能，都会发生变化，由各向同性转变为各向异性。
高聚物分子链取向后，与 分子链平行方向（图3-20中A-A方向）的强度，比取向前大大增加，而分子链垂直方向（B-B方向）的强度则较取向前减少。这就使取向高聚物的力学强度的各向异性。形成词异性的原因是在A-A方向需克服牢固的化学键键能，以使高聚物破裂；而在B-B方向只要克服范德华力就可使高聚物破裂。
取向的力学强度各异性对塑料，纤维都有实际意义。
取向的力学强度各向异性对塑料，纤维都有实际意义。
塑料的一个特点是，只要内部存在应力，迟早会有裂缝产生，虽然存在的应力可能比断裂强度小的多。但却特别容易在制品的弯曲处发生，这种裂缝最初可能很小，只有几百个A，但在有了裂缝之后，在裂缝的端点就可能产生应力集中（如图3-21），导致裂缝逐渐扩大，最后使整个物件破裂。另一种可能是这种应力集中是高分子发生强迫高弹变形，使分子沿应力方向取向，此时高聚物在这个应力方向的强度增加，裂缝就不再发展了。由此可见，高聚物是否容易破裂，取决于高分子的取向速率和裂缝发展速率这两个因素，如分子来得及转动得到取向，裂缝可以自愈。所以，取向快的高聚物，就是强度大的塑料，有时很硬的塑料往往不及增塑后的塑料强度大，其原因就是增塑后塑料取向快，而硬的塑料取向慢。
纤维的特点明显表现出它的强度有很大的各向异性。取向得好的纤维，如苎麻纤维及聚酰胺纤维的强度和钢的强度一样。纤维的另一个特点是具有良好的弹性，高强度与弹性的结合，是纤维具有实际使用价值。可以用慢的取向过程，使分子链得到良好的取向，达到具备有强度高的目的，再用快的过程时小的链段解取向，使之具有弹性。这样获得的纤维，在外力作用下，由于小结构单元并没有取向，可以在几分之一秒或更快的时间内获得取向，且迅速的伸长，外力除去后，热运动又使小结构单元很快解取向，恢复原状。同时取向了的整个分子链又是不容易解取向的，它使得纤维具有强度及稳定性。
橡胶工艺“压延效应”，就是因为胶料通过辊桶的作用后，分子链在压延方向得到取向，使该方向的抗张强度大于垂直方向的抗张强度；压延后的解取向又会引起胶料在长，宽，厚等各个方向收缩不一样（通常是厚度增加，长宽各减少），必须采取措施加以克服。又如橡胶的耐撕裂性能，亦与裂口继续扩大有关。
二，取向对力学性能的影响
高聚物分子取向后，各种物理性能，包括力学，光学，电和热等性能，都会发生变化，由各向同性转变为各向异性。
高聚物分子链取向后，与 分子链平行方向（图3-20中A-A方向）的强度，比取向前大大增加，而分子链垂直方向（B-B方向）的强度则较取向前减少。这就使取向高聚物的力学强度的各向异性。形成词异性的原因是在A-A方向需克服牢固的化学键键能，以使高聚物破裂；而在B-B方向只要克服范德华力就可使高聚物破裂。
取向的力学强度各异性对塑料，纤维都有实际意义。
取向的力学强度各向异性对塑料，纤维都有实际意义。
塑料的一个特点是，只要内部存在应力，迟早会有裂缝产生，虽然存在的应力可能比断裂强度小的多。但却特别容易在制品的弯曲处发生，这种裂缝最初可能很小，只有几百个A，但在有了裂缝之后，在裂缝的端点就可能产生应力集中（如图3-21），导致裂缝逐渐扩大，最后使整个物件破裂。另一种可能是这种应力集中是高分子发生强迫高弹变形，使分子沿应力方向取向，此时高聚物在这个应力方向的强度增加，裂缝就不再发展了。由此可见，高聚物是否容易破裂，取决于高分子的取向速率和裂缝发展速率这两个因素，如分子来得及转动得到取向，裂缝可以自愈。所以，取向快的高聚物，就是强度大的塑料，有时很硬的塑料往往不及增塑后的塑料强度大，其原因就是增塑后塑料取向快，而硬的塑料取向慢。
纤维的特点明显表现出它的强度有很大的各向异性。取向得好的纤维，如苎麻纤维及聚酰胺纤维的强度和钢的强度一样。纤维的另一个特点是具有良好的弹性，高强度与弹性的结合，是纤维具有实际使用价值。可以用慢的取向过程，使分子链得到良好的取向，达到具备有强度高的目的，再用快的过程时小的链段解取向，使之具有弹性。这样获得的纤维，在外力作用下，由于小结构单元并没有取向，可以在几分之一秒或更快的时间内获得取向，且迅速的伸长，外力除去后，热运动又使小结构单元很快解取向，恢复原状。同时取向了的整个分子链又是不容易解取向的，它使得纤维具有强度及稳定性。
橡胶工艺“压延效应”，就是因为胶料通过辊桶的作用后，分子链在压延方向得到取向，使该方向的抗张强度大于垂直方向的抗张强度；压延后的解取向又会引起胶料在长，宽，厚等各个方向收缩不一样（通常是厚度增加，长宽各减少），必须采取措施加以克服。又如橡胶的耐撕裂性能，亦与裂口继续扩大有关。