1.高聚物的取向現象

和通常的線形高分子鏈一樣，當聚丙烯分子鏈充分伸展時，它的長度為徑向寬度的幾百、幾千甚至幾萬倍。這種結構上的不對稱性，使它們在某些情況下很容易沿著某種特定方向作占優勢的平行排列，這種排列稱之為取向。由于高分子的分子鏈有分子鏈、鏈段等運動單元，其結晶體中又有晶片、晶帶等多種形態結構，在外力作用下高聚物的取向包括分子鏈、鏈段、晶片、晶帶沿特定方向的擇優排列。取向形態與結晶形態都是高分子鏈的有序化形態，但它們的有序程度不同。取向是在外力作用下分子鏈按一維或二維方向有序化排列的過程，而結晶則是三維有序化的過程。

未取向的高聚物材料是各向同性的，而取向后則呈現各向異性。依照外力作用方式的不同，高聚物材料的取向結構可分為兩類：一類為分子鏈或鏈段沿一個方向的優勢排列，為單軸取向，如合成纖維的熔融或溶液紡絲，如丙綸絲、尼龍絲、滌綸絲的生產過程；另一類為雙向拉伸或雙軸取向，多數膜材料的生產過程采用雙軸取向過程。雙軸取向材料中分子鏈或鏈段沿兩個方向平行排列，分子鏈的軸向平行于膜平面。

聚丙烯纖維、打包帶、撕裂膜和OPP膜的分子鏈排列屬單軸取向，聚丙烯吹塑筒膜和雙向拉伸聚丙烯膜(BOPP)屬雙軸取向。

2．聚丙烯的取向機理

等規聚丙烯和其他高分子一樣有兩種運動單元，即大分子本身和鏈段，因此高聚物的取向應包括分子鏈取向和鏈段取向，究竟發生哪一種取向要看材料所處的物理狀態和外力作用的大小和程度。處于熔融狀態的高聚物從擠出機的機頭擠出時，在拉伸、剪切應力作用下，卷曲的分子鏈逐漸沿流動方向舒展伸直和取向，這時主要發生分子鏈的取向。處在高彈態或玻璃態的高聚物，在一定應力和一定作用程度下，由于大分子鏈處于被"凍結"狀態，因此主要發生鏈段取向，分子鏈取向實際上是通過鏈段協同運動才能實現。

結晶高聚物和非結晶高聚物的結構不同，取向機理也不同，對于非晶態高聚物，在受到外力作用時主要發生的是鏈段或分子鏈取向，取向過程是鏈段運動過程，必須克服高聚物內部的粘滯阻力，因而完成取向過程需要一定的時間，兩種運動單元所受到的阻力大小不同，因而兩類取向過程的速度有快慢之分。在外力作用下，將首先發生鏈段取向，然后才是整條分子鏈的取向。在高彈態下整條取向。分子鏈的運動速度很慢，所以一般不發生分子鏈取向，只發生鏈段取向。

取向過程是一種分子有序化過程，熱運動卻使分子趨向無序化，即解取向。在熱力學上，無序化過程是自發過程，取向過程則必須借助外力場才能實現，而且即使在外力場作用下解取向過程也依然存在，可見取向狀態在熱力學上是一種非平衡態，在高彈態下，拉伸可以使鏈段取向，但一旦外力除去，鏈段便自發解取向而恢復原狀；在粘流態下，外力可以使分子鏈取向，外力消失后，也要自發解取向。為了維持取向狀態獲得取向材料，必須在取向后使溫度迅速降到玻璃化溫度以下，將分子鏈和鏈段"凍結"起來。這種"凍結"的熱力學非平衡態，只有相對的穩定性，時間長了，特別是溫度升高或聚合物被溶劑溶脹時，要發生自發的解取向。取向過程快的，解取向速度也快，發生解取向時，鏈段解取向將比分子鏈解取向先發生。高分子種類不同，取向難易程度也不同，一般易于取向的高分子材料，發生解取向也容易。取向的難易程度由材料內分子運動的粘滯力或分子的內旋轉位壘決定。極性高分子，分子間作用力大，或存在著氫鍵，分子運動困難，取向難，解取向也難，無定形態的天然橡膠材料就是一個典型的例子。當受到拉伸應力時，鏈段和部分分子鏈伸展、取向，可發生100%-1000％的形變，外力消除后，則立即恢復原狀。

結晶聚合物的取向比較復雜，除了非晶區中可能發生鏈段取向與分子鏈取向外，還可能發生晶粒取向。一般而言，結晶聚合物的取向實質上是球晶的形變過程。在彈性形變階段，球晶被拉成橢球形，再繼續拉伸到不可逆形變階段，球晶變成帶狀結構。在球晶形變過程中，組成球晶的片晶之間發生傾斜，晶面滑移和轉動甚至破裂，部分折疊鏈被拉成伸直鏈，原有的結構部分或全部破壞，形成由取向的折疊鏈片晶和在取向方向上貫穿于片晶之間的伸直鏈所組成的新的結晶結構。這種結構稱為微絲結構，見下圖(a)所示。在拉伸取向過程中，也可能原有的折疊鏈片晶部分地轉變成分子鏈沿拉伸方向規則排列的伸直鏈晶體，見下圖(b)所示。

結晶聚合物取向機理

結晶聚合物的取向態比非結晶聚合物的取向態較為穩定，因為這種穩定性是靠取向的晶粒來維持的，在晶格破壞之前，解取向是無法發生的。

拉伸取向的結果是，伸直鏈段增多，折疊鏈段減少，纏結鏈數目增多，從而可以提高聚合物的力學強度和韌性。