聚合物取向

      聚合物的大分子、细而长的纤维状 填料分子在成型过程中由于受到应力作用而产生分子整齐、平行排列的现象，这种现象称之为分子取向。根据应力性质，取向结构分为流动取向和拉伸取向两种类型。流动取向是在剪切应力作用下沿着熔体流动方向形成的；拉伸取向是由拉应力引起的，取向方向与应力作用方向一致。

取向过程是大分子的有序化过程，需靠外力场的作用才得以实现，和热运动相反，热运动是使大分子趋向紊乱无序，即解取向过程，解取向是一个自发过程。取向态在热力学上是一种非平衡态，取向只有相对的稳定性，时间拉长、特别是温度升高或聚合物被溶剂溶胀时，仍然要发生解取向。                

聚合物流动取向

成型过程中聚合物分子的取向，流动取向是伴随聚合物熔体或浓溶液的流动而产生的，一般情况下，聚合物分子几乎都会有取向。当塑料熔体由浇口压入模腔时，与模壁接触的一层，因模温较低而冻结。在矩形试样的纵向，塑料流动的压力在入模处最高，而在料流的前锋最低，取向程度在模腔纵向呈递减分布。但取向最大点在靠近浇口一边距浇口不远的位置上，因为塑料熔体注入模腔后最先充满此处，有较长的冷却时间，冻结层形成后，分子在这里受到的剪切应力也最大，所以取向程度也最高。在矩形试样的横向，取向程度由中心向四周递增，由于取向程度低的前锋料遇到模壁被迅速冷却而形成无取向或取向甚小的冻结层,从而使得横向取向程度最大处不在表层而是次表层一带。

        在聚合物中常加入一些纤维状填料，它们也会在注射成型聚合物中取向。含有纤维状填料的流体的流线自浇口处沿半径方向散开，在模腔的中心部分流速最大，当熔体前沿遇到模壁后，其流动方向转向两侧，改变为与半径方向垂直的流动，熔体中纤维状填料也随着熔体流线改变方向，最后填料形成同心环似的排列。并在扇形塑件的边缘部位排列得最为明显。测试表明，扇形试样在切线方向上的抗拉强度总是大于径向方向上的，而在切线方向上的收缩率和后收缩率又往往小于径向。  

        聚合物的拉伸取向

        聚合物在玻璃态温度与粘流态温度（或熔点）之间进行拉伸时，聚合物高分子链在很大程度上将顺着拉伸方向作整齐的排列，这种现象即为拉伸取向。当拉伸到预定要求时，迅速将温度冷却至玻璃化温度以下，则拉伸取向将得以保存。由于聚合物分子在玻璃态温度以上时才具有足够的活动，一般拉伸温度不得低于玻璃化温度，拉伸温度越低，拉伸速度越大，拉伸比越大，则取向程度越高。拉伸取向也会导致塑件性能的各向异性，顺着取向方向的机械强度总是大于其垂直方向的强度，伸长率乃至收缩率也总是取向方向大于其垂直方向。

       取向作用对塑件的使用性能有很大影响，未取向的聚合物，机械性能各向是相同的。而取向后聚合物，机械性能呈现各向异性。塑件沿流动方向的抗拉强度高于垂直方向上的强度。例如在注射成型塑件中，沿流动方向的抗拉伸强度约为垂直方向上的1-3倍，而抗冲击强度则为1-10倍。聚合物的取向导致出现的各向异性对塑件使用性能是不利的，许多厚度较大的塑件，取向或取向程度的不均使塑件在某些方向上机械性能提高，而在另外一些方向上却降低了性能，有时还会发生翘曲甚至开裂，影响塑件的使用性能。为了改善聚合物分子取向对塑件质量的影响，可在成型后进行解取向热处理，塑件中的分子链段得到足够的松弛，从而解除不稳定的取向单元；此外，还可适当提高摸具温度，以使取向分子依靠自身的热运动来消除取向。纤维状填料的取向一旦在成型流动过程中形成，则很难靠分子的热运动来消除其取向，在成型后也无法消除。但取向有时对一些塑件又是所需要的，利用分子取向来改善塑件在某一方向上的性能，以满足使用要求。如单丝和薄膜等，取向提高了沿取向方向上的抗拉强度和光泽程度等。

        成型过程中聚合物分子的取向程度不仅与塑料的类别、塑件的厚度有关，还与注射工艺条件及模具的浇口设计密切相关。