溶胀和断裂是聚合物的两种特性。

溶胀是高分子聚合物在溶剂中体积发生膨胀的现象。例如，离子交换树脂是亲水性高分子化合物，当将干的离子交换树脂浸入水中时，其体积常常要变大，这种现象就称为溶胀。

断裂（fracture） 材料或构件力学性能的基本表征。根据断裂前发生的塑性变形的大小，可把材料的断裂分为脆性断裂和延性断裂两大类。随材料和条件的不同，循环载荷作用下的疲劳断裂、高温下的蠕变断裂以及环境作用下的应力腐蚀断裂，均可表现为脆性断裂和延性断裂。

由于高分子的相对分子质量大且具有多分散性，分子形状有线形、支化和交联的不同类型，聚集态结构有结晶态和非结晶等类型，因此，高分子的溶解现象比小分子化合物复杂得多。

高分子的溶解是一个相对缓慢的过程，可分为溶胀和溶解两个阶段，溶胀是指溶剂分子扩散进入高分子内部，使其体积膨胀的现象。溶胀是高分子材料特有的现象，其原因在于溶剂分子与高分子尺寸相差悬殊，分子运动速度相差很大，溶剂分子扩散速度较快，而高分子向溶剂中的扩散缓慢。因此，高分子溶解时首先是溶剂分子渗透进入高分子材料内部，使其体积增大，即溶胀。随着溶剂分子的不断渗入，溶胀的高分子材料体积不断增大，大分子链段运动增强，再通过链段的协调运动而达到整个大分子链的运动，大分子逐渐进入溶液中，形成热力学稳定的均相体系，即溶解阶段。1

溶胀有两种：

①无限溶胀：线形聚合物溶于良好的溶剂中，能无限制吸收溶剂，直到溶解成均相溶液为止。所以溶解也可看成是聚合物无限溶胀的结果。

例：天然橡胶在汽油中；PS在苯中。

②有限溶胀：对于交联聚合物以及在不良溶剂中的线形聚合物来讲，溶胀只能进行到一定程度为止，以后无论与溶剂接触多久，吸入溶剂的量不再增加，而达到平衡，体系始终保持两相状态。用溶胀度Q（即溶胀的倍数）表征这种状态，用平衡溶胀法测定之。1

聚合物溶解时必须先经过吸收溶剂从而使聚合物膨胀的过程。聚合物溶解时先溶胀的原因是：

1、聚合物蜷曲的形状能提供溶剂分子扩散进去的空间；

2、溶剂分子较小，扩散速度较快，在聚合物扩散至溶剂中引起它溶解之前，溶剂分子已扩散到聚合物分子间引起它的溶胀。

由于高分子的长链分子量大， 所以当把高聚物浸入溶剂中时，高聚物不是马上溶解，其溶解过程一般分为两个阶段： 首先是分子量小、扩散速率快的溶剂分子向高聚物中渗透， 使高聚物体积膨胀， 即溶胀。然后才是高聚物分子向溶剂中扩散，溶解。这就是说，在高聚物的溶解过程中，要先经过溶胀阶段，然后才能溶解。1

脆性断裂：没有或仅伴随着微量塑性变形的断裂。玻璃的断裂不发生任何塑形变形，是典型的脆性断裂；而金属的断裂总伴随着塑性变形，故金属的脆性断裂只是相对而言。根据裂纹扩展的路径，脆性断裂又可以分为解理断裂和晶间断裂。

（1）解理断裂

一种典型的穿晶脆性断裂。一定晶系的金属一般都有一组在正应力作用下容易开裂的晶面，称为解理面。一个晶体如果沿着解理面发生开裂，则称为解理断裂。

（2）晶间断裂

断裂路径沿着不同位向的晶粒间界出现的断裂。晶间断裂可以脆性的也可以是延性的，分别称为晶间脆性断裂和晶间延性断裂。2

伴随有较大塑性变形的断裂。典型的延性断裂是穿晶的，通常有剪切断裂和法向（或正向）断裂两种。单轴拉伸载荷作用下沿着拉伸轴约45°的面滑开的断裂称剪切断裂。单晶情况下滑开面通常是滑移面。当剪切在一组平行滑移面上出现时，则形成倾斜型剪切断裂。剪切若沿两个方向发生，则形成凿尖型剪切断裂。厚板或圆柱试样在单向拉伸时，剪切断裂从颈缩区中心开始，并向外扩展。宏观断裂路径垂直于拉伸轴，微观断口呈锯齿状，因其裂纹扩展时是通过与拉伸轴成30°-45°的交替面上剪切而实现的，故这种断裂方式一般称为法向（正向）断裂。它的最终断裂是通过与拉伸轴成45°平面上的剪切断裂。延性断裂是空洞在第二相颗粒上形成、长大和汇合的过程。延性断裂的断口呈韧窝或塑孔状。

非晶合金的断裂在宏观上表现为脆性，在微观上表现为延性断裂。

在恒定或不断增加的载荷条件下，固体材料发生断裂的机制概括有四种：

（1）解理断裂机制：拉伸应力使原子间发生断裂。

（2）塑形孔洞长大断裂机制：孔洞长大和粗化，或通过塑性流动发生完全颈缩。

（3）蠕变断裂机制：通过原子或空隙沿应力方向扩散使空穴长大、粗化。

（4）应力腐蚀开裂机制：应变速率参与的发生在裂纹尖端局部的化学侵蚀。2

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