聚合物是由大量重复单元连接而成的长链分子，具有广泛的应用领域，如塑料、橡胶、纤维等。聚合物的力学性能受温度、时间、应力等因素的影响，表现出粘弹性的特征，即介于弹性和粘性之间的行为。蠕变是指在恒定应力作用下，聚合物的形变随时间逐渐增加的现象，是聚合物的一种重要的粘弹性行为。蠕变对聚合物材料的使用有利有弊，本文将从蠕变的机理、利弊和实例三个方面进行分析。

蠕变的机理

聚合物蠕变的机理主要有两种：分子链的构象变化和分子链的位移变化。分子链的构象变化是指在应力作用下，聚合物分子链从紧密卷曲的状态转变为较为伸展的状态，导致聚合物的体积和密度发生变化，这种变化是可逆的。分子链的位移变化是指在应力作用下，聚合物分子链在空间中发生相对移动，导致聚合物的结构和形状发生变化，这种变化是不可逆的。分子链的构象变化和位移变化的程度和速率取决于聚合物的结构、性质、应力大小、温度、时间等因素

线性聚合物蠕变曲线描述

普弹形变：当高分子材料受到外力作用时，分子链内部的键长和键角立刻发生变化，这种形变量是很小的，称为普弹形变，外力除去后，普弹形变可以立刻回复。普弹形变的大小与外力成正比，符合虎克定律，可以用弹簧模型来表示。普弹形变的公式为：

其中ϵ1是普弹形变，σ是外力，E1是普弹模量。

高弹形变：分子链通过链段运动逐渐伸展的过程，形变量比普弹性变大得多，形变与时间成指数关系。外力除去后，高弹形变是逐渐回复的。高弹形变的大小与外力和时间有关，符合指数定律，可以用粘壶模型来表示。高弹形变的公式为：

其中ϵ2是高弹形变，t是时间，τ是松弛时间，与链段运动的黏度η2和高弹模量E2有关，即τ=η2/E2。

粘性流动：对于分子间没有化学交联的线形高分子，还会产生分子间的相对滑移，称为粘性流动，外力除去后，粘性流动是不能回复的。粘性流动的大小与外力和时间的乘积成正比，符合牛顿定律，可以用水平滑块模型来表示。粘性流动的公式为：

其中ϵ3是粘性流动，η3是流动黏度。

聚合物蠕变的利弊

聚合物蠕变可以提高聚合物的柔韧性和韧性，使其能够承受较大的变形而不断裂，适合制作一些需要弯曲或拉伸的产品，如塑料袋、橡胶带等。

聚合物蠕变可以使聚合物适应外界环境的变化，如温度、湿度、压力等，使其能够保持稳定的性能，适合制作一些需要耐高温、耐腐蚀、耐磨损的产品，如塑料管、密封件等。

聚合物蠕变可以使聚合物具有一定的自修复能力，如在微小的裂纹或划痕处，聚合物可以通过蠕变使分子链重新排列，填补缺陷，恢复完整性，适合制作一些需要耐冲击、耐疲劳的产品，如汽车零件、运动器材等。

一个聚合物蠕变的实际例子是牙膏。牙膏中含有大量的高分子化合物，如湿润剂、香料、起泡剂等，这些高分子链在牙膏管中是呈自然卷曲的，在被挤出牙膏管口那狭小位置时，高分子链在管口的作用下被迫发生链的舒展成线性状态，在挤出管口后，外力消失时，高分子链在无外力作用下回自然呈卷曲状态，从而使体积变大。这种蠕变现象使牙膏能够保持一定的流动性和粘度，方便使用。

聚合物蠕变会降低聚合物的强度和刚度，使其在长时间的应力作用下发生永久的变形或断裂，不适合制作一些需要保持固定形状或承受较大载荷的产品，如桥梁、建筑物等。

聚合物蠕变会影响聚合物的尺寸稳定性和精度，使其在温度或湿度的变化下发生收缩或膨胀，不适合制作一些需要精确控制尺寸或配合的产品，如机械零件、仪器仪表等。

聚合物蠕变会导致聚合物的老化和性能下降，如在高温或紫外线的作用下，聚合物分子链会发生断裂或交联，使其变得脆化或硬化，不适合制作一些需要长期使用或耐老化的产品，如电线、服装等。

一个聚合物蠕变的实际例子是塑料衣架。塑料衣架是由聚乙烯或聚丙烯等高分子材料制成的，当挂上重的衣服时，塑料衣架会在重力的作用下发生蠕变，使其弯曲或变形，影响其使用效果和美观。这种蠕变现象使塑料衣架不能承受过大的重量，不如金属衣架坚固耐用