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当我们撕开塑料袋的时候,是撕开了化学键还是只是分开了两条或几条链?

        首先,仅以材料区分,塑料袋就有12种。并且,塑料袋彼此之间也有挺大的差异的,并不是每一种都好撕。

       参见:塑料袋_百度百科

      一般来说,塑料袋的分子是长碳链,这个长度在几十到几百吧(也有上十万数量级的,总之很长就是了!),具体看什么用途了。在这个回答中,以聚乙烯(Polyethylene)为对象。

图片来源:Redirect Notice)以聚乙烯(PE)为例

       它的分子链是上图这个样子。

       链接是高密度聚乙烯(HDPE)的相关数据。

       参见:http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/81219?lang=en®ion=CA

      虽然上图的分子链像是锯齿一样排列整齐,并且又长又直颜值高,但实际上,PE链的柔性非常好。当这些长链分子被做成塑料袋的时候,由于C-C单键的旋转,并且长时间保持这么坚挺是很累的,自己就会把自己团成一个松散的,近似的球。在这个过程中间,彼此缠结,难免我中有你,你中有我(咦,好色情的样子……)。并且,分子运动的过程是持续的,他们总是在改变自己的形状,并且互相纠缠。也就是说,宏观上我们看到的塑料袋,微观上是由很多这样互相缠结的高分子链组成的。以上,是高分子的微观结构。

      从分子结构上来说,高分子之所以有抵抗外界破坏力的原因在于内部的力的作用。主要的力有:化学键(一般来说都是共价键),分子间力(范德华力实在是难听)和氢键。以上,是手撕塑料袋,需要克服的备选目标。

      好了,在此基础上,我保证在说人话的前提之下,尽量分析好这个问题。

      同学,你在掰药片的时候,是“嘎嘣!”一声,药片就断了(非常直,掰不弯)。

      但是高分子在受力的情况下(也就是你瞎扯的时候),并不是立刻发生断裂,首先产生的是形变,比如橡皮筋(拉一下就松吧,拉久了,就回不去了)。以下根据应力大小,以及作用时间长短,逐条说明。

     1.在一定应力的范围内,并且作用时间不长,所产生的形变为弹性形变(Elasitc Deformation),可以恢复到本身的形状,比如,没事干掰肯德基(聚苯乙烯,PS)的勺子玩。作用时间长了,自然也会产生不可恢复的形变。这个过程在微观上,实际上是高分子链的形变运动,说的简单一地那,就是在力的作用下,球状的高分子被拉成长的椭球状。

(图片来源:高分子材料蠕变和松弛原理及实际应用)

        2.当应力超出一定的范围,塑料就会产生应力发白(Stress Whitening)的现象。就是应力集中处,试样的发白现象。比如,掰DQ的勺子(因为是肯德基的是白色的,根本看不到应力发白)。当持续用力,材料中就会出现的宏观可见的微裂纹(Craze),也叫银纹,由聚合物纤维以及周围的空隙组成。这个过程非常有意思,实际上在这样的情况下,由于外力的作用,高分子链的排列更规整,类似于晶体。

(图片来源:Davide De Focatiis's Webspace Main/Older Research Openings)

         塑料袋,在拉伸的过程中,首先发生的是形变,然后形变不能恢复,最后,“吧嗒”一下,被撕开。

        3.当你铁了心,和塑料袋死磕到底,在第一个阶段,塑料袋也被你拉变形了。然后,你即将成功的获得成就“撕开塑料袋”。聚合物断裂的微观过程,根据克服的力不同,可分为三种:

(图片来源:自己拍的,勿喷)

        在第一种情况下,拉伸强度为:2*10^6kg/cm^2,塑料袋也很厉害啊。

        第二种情况下,分子间滑脱必须破坏,分子链之间所有的氢键和分子间力,是一个非常巨大的工程,拉伸强度,总之很大,约是化学键的好几倍。

        第三种情况下,分子垂直于受力方向排列。省略所有的假设和计算过程,拉伸强度在400到1200kg/cm^2,与实际实验结果同数量级。

        在正常断裂的过程中,聚合物分子链的取向并不是非常好(就像一元硬币一样,马丹,我都在说些什么?),所以受力的第一步是决定取向,然后大部分的氢键,分子间力受到破坏,少部分,来不及改变取向的分子键发生断裂,个把纠缠在一起的分子链实在分不开,撕开了也正常。归根到底是理论是理论,实际是实际,你用多大力,就能破坏多强的力。

        实际中,塑料袋的拉伸强度与材料,加工工艺(比如,单向拉伸还是双向拉伸之类的)都有关系。恭喜题主获得成就:手撕塑料袋。

那么现在问题来了,手撕塑料袋(怎么看都觉得和手撕鸡是亲戚),应该放什么调料?以上,大概就说这么多吧。对了,那怎么说来着?图片,侵删。

        PS:恩,突然决定,签名要改成:手撕化学键了。

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