1 力学性质的基本物理量和力学性能指标
1.1 基本物理量的定义和计算
①什么是应力和应变？
当材料在外力作用下，材料的几何形状和尺寸就要发生变化，这种变化称为应变。此时材料内部发生相对位移，产生了附加的内力抵抗外力，在达到平衡时，附加内力的大小和外力大小相等，方向相反。这个内力称为应力。
②试述：（1）各向同性弹性体材料的杨氏模量、剪切模量、体积模量和泊松比的定义；（2）这四个材料常数之间的相互关系；（3）这四个材料常数的极限值。
材料的应力-应变示意图如【15-2】所示。
（1）对于简单拉伸：张应力
，张应变
，杨氏模量（拉伸模量）
对于简单剪切：切应力
，切应变
（当足够小时），剪切模量
对于简单压缩（静压力）：围压力P，压缩应变
，体积模量
泊松比ν定义为在拉伸实验中，材料横向单位宽度的减小与纵向单位长度的增加的比值，即
，没有体积变化时ν=0.5（如橡胶），大多数材料体积膨胀，ν＜0.5。
（2）对各向同性材料，E,G,B,ν四个变量中，只有两个独立变量，它们之间的关系可用下式描述：E=2G(1+ν)=3B(1-2ν)。
（3）ν=0~0.5；E=2G~3G；B=E/3~∞，G=E/2~E/3。显然E＞G，也就是说拉伸比剪切困难。
③什么是材料的拉伸模量和拉伸柔量？它们各表示材料的什么性能？一种聚合物E=3G的条件是什么？
拉伸模量E=σ/ε，拉伸柔量D=1/E。拉伸模量反映材料的刚性，拉伸模量越大，材料的硬度越大，拉伸柔量则相反。类似地，剪切柔量J和体积柔量K（也称压缩率）也是相应模量的倒数。E=3G的条件是ν=0.5，即拉伸时体积没有变化。
1.2 力学性能指标的定义和计算
①什么是材料的抗张强度和断裂伸长率？简单描述实验方法。
抗张强度（或拉伸强度）和断裂伸长率是工程上表征材料力学性能的物理量。在规定的温度、湿度和拉伸速度下在材料试验机上拉伸标准样条（通常为哑铃形）到断裂。抗张强度是材料断裂时的应力极限，σt=P/(bd)，式中，P为断裂时样条承受的最大负荷，b和d分别为样条的宽度和厚度。而材料断裂时的极限应变定义为断裂伸长率εt。
②工程上如何表征材料的冲击强度。
冲击强度（或抗冲强度）σi=W/(bd)，式中，W为断裂时样条的冲击功，b和d分别为样条的宽度和厚度。实验方法有两类。简支梁式：试样两端支承，摆锤冲击试样的中部。悬臂梁式：试样一端固定，摆锤冲击自由端。简支梁式试样又分为两类：带缺口和不带缺口。根据材料的室温冲击强度，可将聚合物分为脆性、缺口脆性和韧性三类。
③要使脆性较大的非晶态聚合物增韧，而又不至于过多地降低材料的模量和强度，宜采用什么方法？举例说明。
宜采用弹性体（橡胶）增韧的方法，使聚合物混合物或接枝共聚物形成两相结构，即刚性聚合物形成连续相，橡胶即为分散相。最成功的例子是高抗冲聚苯乙烯（HIPS），它通过橡胶与聚苯乙烯接枝共聚，形成橡胶粒子分散在基体聚苯乙烯中，且橡胶粒子也包含着聚苯乙烯，而橡胶帮助分散个吸收冲击能量，使韧性增加，其冲击强度比均聚物PS成倍增加。
④【15-22】下列几种聚合物的冲击性能如何？如何解释（T＜Tg）？
（1）聚异丁烯（2）聚苯乙烯（3）聚苯醚（4）聚碳酸酯（5）ABS（6）聚乙烯
（1）聚异丁烯：在T＜Tg时，冲击性能不好。这时因为聚异丁烯是柔性链，链段活动容易，彼此间通过链段的调整形成紧密堆积，自由体积少。
（2）聚苯乙烯：主链上挂有体积庞大的侧基苯环，使其成为难以改变构象的刚性链，冲击性能不好，为典型的脆性聚合物。
（3）聚苯醚：链节为【22】，因主链含有刚性的苯环，故为难以改变构象的刚性链，冲击性能不好。
（4）聚碳酸酯：链节为【22】，由于主链中【酯键】在-120℃可以产生局部模式运动，称为β转变。在T＜Tg时，由于外力作用，β转变吸收冲击能，使聚合物上的能量得以分散，因此抗冲击性能好，在常温下可进行冷片冲压成型，即常温塑性加工。
（5）ABS：聚苯乙烯很脆，引入A（丙烯腈单体）后使其抗张强度和冲击强度提高，再引进B（丁二烯单体）进行接枝共聚，使其冲击强度大幅提高。因ABS具有多相结构，支化的聚丁二烯相当于橡胶微粒分散在连续的塑料相中，相当于大量的应力集中物，当材料受到冲击时，它们可以引发大量的裂纹，从而吸收大量的冲击能，所以冲击性能好。
（6）聚乙烯：由于聚乙烯链节结构及其规整和对称，体积又小，所以聚乙烯非常容易结晶，而且结晶度比较高。由于结晶限制了链段的运动，柔性不能表现出来，所以冲击性能不好。高压聚乙烯支化多，破化了链的规整性，结晶度较低，冲击性能稍好。
2 应力-应变曲线
2.1 典型的应力-应变曲线
①（1）画出非晶态聚合物的典型应力-应变曲线，并在曲线上标出下列每一项；（2）曲线可分为五个阶段，给出每个阶段的名称，解释分子运动机理，并说明几个重要指标及其物理意义。
（1）抗张强度；伸长率；屈服点；模量；【图15-24】
（2）五个阶段：Ⅰ弹性变形区，从直线的斜率可求出杨氏模量，从分子运动机理来看，这一阶段的普弹性是由高分子的键长、键角和小的运动单元的变化引起的。 Ⅱ屈服（又称应变软化）点，超过此点，冻结的链段开始运动。 Ⅲ大变形区，又称为强迫高弹形变，本质上与高弹形变一样，是链段的运动，但它是在外力作用下发生的。 Ⅳ应变硬化区，分子链取向排列，使强度提高。 Ⅴ断裂，分子链中化学键或分子间作用力被破坏。
应力-应变行为有以下几个重要指标：杨氏模量E（第一阶段的斜率）——刚性（以“硬”或“软”来形容）； 屈服应力σy或断裂应力（又称抗张强度σt）σb——强度（以“强”或“弱”来形容）； 伸长率εb或功S（曲线包围的面积）——韧性（以“韧”或“脆”来形容）。
②非晶聚合物试件在拉伸过程中，什么情况下产生强迫高弹形变/普弹形变/高弹形变？这三种形变有何区别？它们的微观机理是怎样的？
当聚合物在低于Tg拉伸，且应力低于屈服应力时，产生普弹形变，但应力高于屈服应力时，产生强迫高弹形变。当非晶聚合物在高于Tg拉伸时，产生高弹形变。普弹形变只是键长、键角和小的运动单元的变化；高弹形变涉及链段的运动；强迫高弹形变是较大外力下链段受迫运动。
③什么是强迫高弹性？强迫高弹性产生的条件是什么?
在较大外力下，玻璃态聚合物本来被冻结的链段开始运动，从而提供了材料的大变形。这种运动本质上是与橡胶的高弹性一样，但它是在外力作用下发生的，因而称为强迫高弹形变。这一形变加热可以恢复。玻璃态聚合物具有这一特性称为强迫高弹性。
强迫高弹性产生的条件是较大的外力（高于屈服应力）。
④聚合物的许多应力-应变曲线中，屈服点和断裂点之间的区域是一平台，此平台区域的意义是什么？温度升高或降低能否使平台的尺寸增加或减少？
平台区域是强迫高弹形变，在外力作用下链段发生运动。对于结晶高分子，伴随发生冷拉和细颈化，结晶中分子被抽出，冷拉区域由于未冷拉部分的减少而扩大，直至整个区域试样处于拉伸状态。
平台的大小与温度有很大关系。温度较低时，聚合物是脆的，在达到屈服点之前断裂，不出现平台，因此温度降低，平台区变小。
⑤画出晶态聚合物拉伸时典型的应力-应变曲线，指出曲线上的特征点及相应的应力、应变名称，并从聚集态结构出发分析晶态聚合物应力-应变曲线的特点。
曲线【15-30】.同样经历五个阶段，不同点是第一个转折点Y时出现细颈化，然后发生冷拉，应力不变，但应变可达500%以上。细颈化是试样的截面突然变得不均匀，出现一个或几个细颈。在冷拉阶段，细颈和非细颈部分的截面积分别维持不变，而细部分不断扩展，非细颈部分逐渐缩短，直至整个试样完全变细为止。冷拉阶段的应力几乎不变，而应变不断增加。
晶态聚合物在拉伸时还伴有结晶形态的变化，球晶先拉伸成椭球形，进而晶片中分子链被抽出，这一步不需要多大力。进而被抽出放入分子链整齐堆砌，形成更完善的伸直链晶体，它们只有在更大的拉力下才被拉断。
*[晶体聚合物与非晶态聚合物在拉伸时的形变异同：共同点是都有五个阶段，其中三个阶段相同。非晶玻璃态聚合物的屈服和大变形在晶体聚合物中成为细颈化和冷拉。晶体聚合物在外力下还伴随着结晶结构的变化，这是非晶玻璃态聚合物没有的]
⑥结晶度对应力-应变性能的影响。【例子15-31】
在Tg温度以下，结晶度越高，则σ-ε曲线上，模量越大（硬度越大），σb越高（强度越大），εb越低（脆性越大）； 在Tg温度以上时，仍有相似规律，但总的变化趋势变小。结晶聚合物因各向异性，σ-ε曲线的变化情况较为复杂。
⑦画出两种特殊的应力-应变曲线（1）SBS的应变诱发塑料-橡胶转变的σ-ε曲线；（2）硬弹性材料的σ-ε曲线。是从聚合物的结构进行分析。 图【15-34】
（1）应变诱发塑料-橡胶转变：SBS试样在S与B有相近组成时为层状结构，在室温下它是塑料，所以第一次拉伸是非晶态的曲线，在断裂之前除去外力，由于塑料相的重建需要很长时间，因而第二次拉伸时成为典型的橡胶的应力-应变曲线。
（2）硬弹性材料的σ-ε曲线：易结晶的聚合物熔体在较高的拉伸应力场中结晶时可得到很高弹性的纤维或薄膜材料，其弹性模量比一般弹性体高得多，称为硬弹性材料。其σ-ε曲线有起始高模量，屈服不太典型，但有明显转折，屈服后应力会缓慢上升。达到一定型变量后移去负荷，形变会自发回复（形变要完全回复必须加热）。
⑧应力-应变曲线与聚合物完整的流动曲线【图：15-36】的比较（从分子结构角度出发）
有着异曲同工之妙，因为有类似的分子机理。都有五个阶段，每个阶段都相互对应。
（1）熔体：剪切力较小时高分子链为无规则线团，有缠结存在，属第一牛顿区，剪切力与剪切速率呈线性关系，比例系数是黏度。 固体：应力较小时只有键长、键角和小的运动单元的运动，就像普通弹簧，应力与应变呈线性关系，比例系数是杨氏模量。
（2）熔体：假塑性区，缠结的线团开始解缠结，链段能沿流动方向取向。 固体：冻结的链段开始运动，材料开始软化。
（3）熔体：分子链完全取向，进入第二牛顿区，黏度达到恒定值。 固体：链段在外力作用下逐步实现较完全取向，应力基本恒定，应变持续增加。
（4）熔体：完全取向的分子链发生拉伸流动，黏度急剧上升。 固体：分子链取向排列越来越完全，强度急剧提高。
（5）熔体：湍流（熔体破裂），分子链结构破坏。固体：断裂，分子链中结构破坏。
*曲线分析【15-26；33（PET熔点267℃，Tg69℃：PET结晶速率较慢，从熔体淬火时来不及结晶，但在退火温度下结晶速率加快，能得到结晶度较高的晶态）；15-35（同⑦（1））】
2.2 应力-应变曲线的五种类型
①不同聚合物的应力-应变曲线可以分为五个基本类型。【图，15-57】请定义以下术语。
模量：大~硬，小~软；屈服强度（断裂强度）：大~强，小~弱；断裂伸长：大~韧，小~脆。
软而弱，如聚合物凝胶；硬而脆，如PS,PMMA,固化酚醛树脂；硬而强，如硬PVC和PS共混体、硬PVC；软而韧，如橡皮、增塑的PVC,PE,PTFE；硬而韧，如尼龙、醋酸纤维素、PC,PP。
②常温下分别将PS,硫化橡胶,软PVC的细丝下各悬挂一重物。开始时PS和PVC丝未见伸长，只有硫化橡胶很快伸长至一定长度，经24h后，PS丝仍未见伸长，硫化橡胶未继续伸长，只有PVC有明显的伸长。试解释这三种材料不同伸长变化的原因。
PS是硬而脆的材料，在断裂伸长之前没有明显伸长。硫化橡胶是软而韧的材料，所以形变随时间迅速发展，但由于交联，到一定伸长率后形变不再发展。PVC在外力作用下发生蠕变，形变发展较慢，在24h内能明显观察到伸长率的变化。
*分类【15-38，39，40，41，42（橡胶未交联：T＜Tb硬而脆，Tb＜T＜Tg硬而韧，Tg＜T＜Tf软而弱）；43；44；】
2.3 影响因素
①（1）画出玻璃态聚合物在不同温度下的应力-应变曲线示意图。（2）非晶聚合物在不同温度下的应力-应变曲线，试说明：a）每条曲线应力-应变关系特征；b）每条曲线实验测定的温度范围。
（1）图【15-46（四条）】，
（2）a. Ⅰ没有屈服点，材料发生脆性断裂，材料在断裂前只发生很小的变形。Ⅱ刚
出现屈服点，材料发生脆性断裂。Ⅲ出现典型的五个阶段：普弹形变、屈服、大变形、应
变硬化和断裂，屈服点过后不增加外力或外力增加不多就可发生很大变形。Ⅳ发生高弹形
变，在不大的外力下就可发生很大形变，曲线没有屈服点。
b. Ⅰ T＜Tb Ⅱ T=Tb Ⅲ Tb＜T＜Tg Ⅳ T＞Tg。
*应用【15-48；49；】
2.4 有关计算
*PMMA非晶；HDPE晶态；
*应力-应变曲线下的面积比例于拉伸试样所做的功。[
,
,
,
,所以
，
,可见曲线下的面积与拉伸功成正比，它的大小表征聚合物的韧度。]（一个材料的韧度是断裂此材料所需能量，可用曲线的断裂伸长率或曲线下的面积来衡量。）
3 屈服和断裂
3.1 屈服
①什么是切应力双生互等定律？从任意断面的应力分析入手解释切应力双生互等定律。
脆性聚合物在断裂前，试样没有明显变化，断裂面与拉伸方向垂直。而韧性聚合物拉伸到屈服点时，常看到试样出现与拉伸方向成大约45°倾斜的滑移变形带。由于两个45°都会产生，所以这种性质又称为双生互等定律。
从任意断裂面的应力分析入手可以说明这个现象。样条的任意斜截面（面积Aα=A/conα）上的法应力
，当α=0时有最大值
；切应力
，当α=45°时有最大值
。也就是说抗剪强度总是比抗张强度低，由于分子链间的滑移总是比分子链断裂容易，所以拉伸时45°斜面上切应力首先达到材料的抗剪强度而出现滑移变形带。
②什么是真应力-应变曲线？如何利用真应力-应变曲线判断屈服点？
拉伸时由于截面积变化较大，真应力与习用应力（假定截面积不变）有很大差别。因此真应力-应变曲线与习用应力（或称工程应力）-应变曲线有很大差别，真应力-应变曲线上可能没有极大值，从而不能判断屈服点。可以用Considère作图法，即从λ=0（ε=-1）点向曲线做切线，切点就是屈服点，因为满足以下屈服判据
。其它屈服判据还有：Trasca判据、von Mises判据和Coulomb（或MC）判据等，但都不如Considère判据应用广。
③聚合物拉伸的真应力-应变曲线有几种类型？相应的拉伸行为如何？
聚合物的真应力-应变曲线可归纳为三类：a从λ=0点不能向曲线引切线，没有屈服点，是橡胶态聚合物的情况；b从λ=0点可以向曲线引一条切线，得到一个屈服点，是非晶态聚合物的情况；c从λ=0点可以向曲线引两条切线，A点是屈服点，出现细颈，然后发生冷拉到B点，细颈后试样面积不变，应力也不变，从而真应力不变，出现平台，这是结晶态聚合物的情况。【图，15-62】
④什么是银纹？银纹与裂纹有什么差别和联系？聚合物材料中出现银纹是否总是有害的？
一些聚合物在屈服时会出现银纹，称为屈服银纹。因加工或使用中环境介质与应力的共同作用也会出现银纹，称为环境银纹。银纹垂直于应力方向，银纹常使材料变为不透明，在光线反射下出现银色而得名，又称应力发白。银纹与裂纹或裂缝不同，质量不等于零（约为本体的40%），仍有一定强度（约为本体的50%），这是由于银纹内还有高度取向的分子链构成的微纤。银纹是裂缝的前奏，但在材料受力形成银纹时吸收了功，因而产生银纹有利于改善材料脆性。
3.2 断裂
①研究玻璃态聚合物的大变形常用什么实验方法？说明聚合物中两种断裂类型的特点，并画出两种断裂的典型应力-应变曲线。
研究玻璃态聚合物的大变形通常用拉力机对聚合物样品进行拉伸实验。
聚合物的断裂有两种方式：脆性断裂和韧性断裂。脆和韧是借助日常生活用语，没有确切的科学定义，只能根据应力-应变曲线和断面的外观分，若深入研究，有以下不同：
（1）韧性断裂：断裂前对应塑性；沿长度方向上的形变不均匀，过屈服点后出现细颈；断裂伸长较大；断裂时有推迟形变；应力与应变呈非线性，断裂耗能大；断裂面粗糙无凹槽；断裂发生在屈服点后，一般由剪切分量引起；对应的分子运动机理是链段的运动。
（2）脆性断裂：断裂前对应弹性；沿长度方向形变均匀，断裂伸长率一般小于5%；断裂时无推迟形变，应力-应变曲线近线性，断裂能耗小；断裂面平滑有凹槽；断裂发生在屈服点前；一般由拉伸分量引起；对应的分子机理是化学键的破坏。【图15-64】
②简述Griffith脆性断裂理论。什么是断裂韧性KIC?
Griffith脆性断裂理论用来描述脆性聚合物（如PS,PMMA）的断裂，该理论认为：
（1）断裂要产生新的表面，需要一定的表面能。断裂产生新表面所需的表面能由材料内部弹性储能的减少来补偿。
（2）弹性储能在材料中的分布是不均匀的，在材料的微裂纹附近有很大的弹性储能集中，因此存在微裂纹处比其他地方有更多的弹性储能来供给产生新表面所需的表面能，致使材料在微裂纹处先断裂。
通过对材料裂纹附近弹性储能的估计可以推出脆性材料的拉伸强度为，
式中
为脆性材料的拉伸强度，a为裂纹半长度，E为材料的弹性模量，
为单位表面的断裂表面能。
KIC（下标I表示张开性裂纹）是材料断裂时的临界应力强度因子，表征材料阻止裂纹扩展的能力，是材料抵抗脆性破坏能力的韧性指标。
③影响聚合物强度的因素是什么？
影响聚合物强度的因素归纳如下（从中可以总结出提高强度的措施）。
（1）化学结构：链刚性增加的因素（如主链芳环、侧基极性或氢键等）都有助于增加抗张强度σt。极性基团过密或取代基过大，反而会使材料较脆，抗冲击强度下降σi。
（2）相对分子质量：在临界相对分子质量Mc（缠结相对分子质量）之前，相对分子质量增加σt增加，超过Mc后σt不变。σi随相对分子质量增加而增加，不存在临界值。
（3）支化和交联：交联使σt和σi都提高。但支化使σi提高，而σt降低。
（4）结晶和取向：结晶度增加，σt提高，但σi降低。结晶尺寸减小，σt和σi均提高。取向使σt提高。
（5）应力集中物：裂缝、银纹、杂质等缺陷在受力时成为应力集中处，断裂首先在此处发生。纤维的直径越小，强度越高，这是由于纤维越细，纤维皮芯差别越小，缺陷出现的概率越小。根据这个原理，用玻璃纤维增强塑料可以得到高强度的玻璃钢。
（6）添加剂：增塑剂、増量剂（又称填料）、增强剂和增韧剂都可能改变材料的强度。增塑使分子间作用力减小，从而降低了强度。惰性材料（如CaCO3）只降低了成本，强度也随着降低；活性填料有增强作用，如炭黑对天然橡胶的补强效果。纤维状填料有明显的增强作用。塑料增韧的方法是共混或改性，用少量橡胶作为增韧剂改性塑料的脆性。
（7）外力作用速度和温度：在拉伸实验中提高拉伸速度和降低温度都会使强度降低。在冲击实验中提高温度会增加冲击强度。外力作用速度和温度的改变甚至会使材料从脆性变为韧性，或反过来从韧性变为脆性。
*用作增强材料的玻璃纤维直径越小强度越大[直径越小，存在大尺寸裂缝的概率越小]。
④【图 15-70】为聚合物断裂微观过程的三种模型示意图，试指出a,b,c所示意的破坏形式；分析聚合物的实际强度低于理论计算强度的原因。
高分子材料的实际强度比理论强度小一两个数量级，说明聚合物的断裂不是a完全破坏每条链的化学键，也不是b分子间完全滑脱，全部破坏分子间作用力，因为这比完全破坏每条链的化学键的能力还要大数倍或十几倍。因而很可能是c垂直于受力方向的部分分子链的分子间作用力先破坏，然后应力集中到取向的分子链上，导致一些共价键断裂。
⑤指出下列各组聚合物的抗张强度哪个较高（简要说明理由）：
（1）聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚己二酸乙二醇酯，（由于主链有芳环，刚性较大）；（2）PVC和LDPE，（由于侧基极性）；（3）PS和PC，（主链芳环的贡献大于侧基芳环的贡献）；（4）PMMA和聚丙烯酸甲酯，（侧基极性集团（酯基）的密度较大）；（5）尼龙-66和尼龙-1010（氢键密度较大）。
⑥一般工程塑料的化学结构有什么特点？其强度和韧性为什么比一般的通用塑料高？
主链有芳环，同时主链有O,N,S等杂原子，一方面提供一定的极性，甚至氢键；另一方面带来一定的主链柔性，从而使聚合物成为强而韧的材料。
⑦线型聚合物的机械性能依赖于平均M如下式：抗张强度T=1-B/Mn。试说明相对分子质量很低的聚合物的抗张强度也很低，但相对分子质量高到一定程度后抗张强度也不会再提高的原因。
因 为相对分子质量较小时，分子间作用力（次价键力）较小，在外力作用下，分子间会产生滑动而使材料开裂。这种机理称为分子间破坏机理。因而抗张强度随相对分 子质量增加而增加。当相对分子质量足够大时，次价键力总和大于主价键力，材料更多地发生主价键的断裂，使抗张强度达到恒定值。
*对于任何线型聚合物，只有相对分子质量达到一定数值后，才能显示出机械强度。
⑧说明聚合物断裂裂缝的应力集中效应公式
的物理意义。
为裂缝尖端处的最大张应力，
为施加的平均张应力，
为裂缝长度的一半，
为裂缝尖端的曲率半径。说明应力集中随裂缝的增加和裂缝尖端曲率半径的减小而增加。
*应力集中与裂纹的形状的关系：锐利的小口子比钝的大口子会造成更大的应力集中。因此制品设计时应避免尖锐的转角，而应当将转角设计成圆弧形。
⑨试讨论影响抗冲击强度的结构因素与抗张强度有什么相同点和不同点。
相同点是主链的化学键力和分子间的次价键力都有影响，如主链刚性、侧基极性和氢键都是增加强度的因素。不同点是抗冲击强度更为复杂，它还与自由体积有关，如极性密度过高、取代基过大等都阻碍链段运动，因而较脆。
⑩试讨论提高聚合物抗张强度及冲击强度的途径。
提高聚合物抗张强度的途径有：（1）链结构方面：在主链引入芳杂环，增加分子间的相互作用力（极性和氢键），交联，增大聚合物的相对分子质量等都有利于提高抗张强度。（2）聚集态结构方面：通过取向，提高取向方向的抗张强度，提高结晶性聚合物的结晶度可以提高抗张强度。（3）通过与高抗张强度的其他聚合物共混。（4）加入活性填料、纤维状材料进行增强。
提高聚合物冲击强度的途径有：提高聚合物相对分子质量，取向，适度交联，增塑，共混，用橡胶态材料增韧等。
注意：提高抗张强度和冲击强度的途径并不一致。例如，提高结晶度（特别是橡胶）有利于增加抗张强度，但却使塑料变脆，即减少冲击强度。
*举例说明塑料、橡胶、纤维物理改性的途径。
a塑料通过与橡胶共混而提高韧性。例如，PS与天然生胶在混炼机上混炼，获得高抗冲聚苯乙烯。塑料提高与纤维状材料共混而提高强度，如不饱和聚酯或环氧树脂用玻璃纤维增强制得玻璃钢。b橡胶用炭黑补强，提高抗张强度。c纤维通过拉伸取向而提高强度，通过热定型处理而提高韧性。[橡胶添加剂炭黑的补强机理：炭黑粒子的活性表面较强烈地吸附橡胶的分子链，通常一个粒子表面上连接几条分子链，形成链间的物理交联，降低了橡胶分子链发生断裂的可能性，从而起到增强作用]。
*在成型加工中加入成核剂使球晶变小，从而韧性提高。球晶变小的同时也使抗张强度提高。
*聚合物的实际强度比理论强度小100~1000倍：主要原因在于材料中总存在缺陷，包括裂缝、空隙、缺口、银纹、杂质等，在受力时，缺陷往往成为应力集中处，使该处的应力比平均应力大几十至几百倍，断裂就从该处产生和发展，导致整个材料的破坏。
*理论上聚乙烯能完全取向和100%结晶，在完全取向时：理论上材料的断裂（破坏所有的化学键，断裂后成粉末），理论强度为3×1010Pa，在取向方向上的理论模量为3×1010Pa。
*聚合物具有很好的机械强度[因为聚合物有很高的相对分子质量，所以也有很强的分子间相互作用力]。
*高分子材料取向后，取向方向上的强度提高[因为分子间作用力增加，材料的断裂更多地需要化学键的断裂]。
*
*应用：【15-72，15-75（尼龙-1010有大量的氢键）；75；77；83；88】
