流動取向

聚合物熔體或溶液在流動中，分子鏈在外力作用下沿流動方向的取向排列行為。在流動中，高分子鏈由蜷曲纏繞的狀態，在外力作用下，通過鏈段的運動，逐步變為伸展與解纏結狀態，同時沿流動的方向取向排列。

聚合物在加工過程的流動取向

加工過程聚合物熔體或溶液常常都必須在加工與成型設備的管道和型腔中流動，即剪切流動。剪切流動中，在速度梯度的作用下，捲曲狀長鏈分子逐漸沿流動方向舒展伸直和取向。另一方面，由於熔體溫度很高，分子熱運動劇烈。故在大分子流動取向的同時必然存在這解取向作用。

熔體流動過程中，取向結構的分佈也有一定規律。通常有兩種情況：

在等溫流動區域，由於管道流動截面小，故管壁處速度梯度最大，緊靠管壁附近的熔體中取向度最高；在非等溫流動區域，熔體進入截面尺寸較大的模腔後壓力逐漸降低，故熔體中的速度梯度也由澆口出的最大值逐漸降低到料流前沿的最小值。

在非等溫區域，模腔截面積大，熔體與溫度很低的模壁接觸而冷卻凍結，故表層取向度較低；次表層靠近凍結層（表層）的熔體仍然流動，粘度高，流動速度梯度大，取向度較大；中心模腔中的熔體速度梯度低，取向度低，又由於溫度高，易解取向，最終取向度極低。

如果沿流動方向製品有不變的橫截面時，熔體將主要向一個方向流動，故取向主要是單軸的，即單軸取向；如果沿流動方向製品的截面有變化。則會出現向幾個方向的同時流動，即取向是雙軸的（即平面取向），或更為複雜的。

由於各種原因，聚合物中的結構單元不可能完全取向。結構單元排列方向與流動方向或拉伸方向之間總會形成一定角度α，因此通常用夾角α來度量取向度F的高低。α稱為取向角。取向度F的函數表示為：F=1-0.5sin^2α=1-0.5sin^2αm ，αm為平均取向角。

溫度通過聚合物粘度和鬆弛時間的作用而影響取向過程，隨溫度升高聚合物的黏度降低，大分子熱運動加劇，鬆弛時間縮短，在不變應力的下雖然高彈形變與粘性都要增大，但高彈性變增加有限，而粘性形變則能很快的發展，有利於聚合物取向。

流動取向有賴於鏈段和分子的活動能力。所以聚合物的鏈結構、鏈的柔性、分子量和結晶能力等影響取向作用。一般鏈的結構簡單、柔性大、分子量較低的聚合物、鏈段的活動能力強，粘流活化能低，容易形變和取向。

在聚合物中引入其他物質如溶劑或增塑劑等，能降低聚合物的Tg和Tf，使高彈形變活化能減小，鬆弛時間縮短：同時還能減小體系中的內摩擦，從而使聚合物受力時形變加速，易於取向取向應力和溫度都有顯著降低。

製品中流動方向的力學強度（抗張強度、斷裂伸長率、抗沖強度、抗龜裂強度和密度等）高於垂直方向的強度。聚合物取向後其他性能也發生了變化。如隨取向度F提高，材料的玻璃花轉變溫度上升，高度取向和結晶度高的聚合物Tg約可升高二十幾度。

流動取向的程度通常用流動雙折射方法測定。

高分子材料成型加工原理（成都科技大學等合編王貴恆主編）