高分子材料性能学

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1、第一章------第五章1.力学性能：指高聚物受外力作用时的形变行为及其抗破损的性能，它包括弹性、塑性、强度、蠕变、松弛和硬度等。2.应变（形变）：当材料受到外力作用时，它所处的条件又不能产生惯性移动时，其几何形状会发生变化，这种变化就称为应变。3.应力：定义单位面积上的附加内力为应力，其数值与单位面积上所受的外力相等。Pa在切应力作用下发生切应变，在正应力作用下材料发生拉伸或压缩形变。4.对各向同性的材料有三种基本类型的形变：简单切变、均匀压缩、简单拉伸。5.弹性模量：常简称为模量，是单位应变所需应力的大小，是材料刚性的

2、表征。杨氏模量的倒数称为拉伸柔量，切变模量的倒数称为切变柔量，本体模量的倒数称为可压缩度。6.泊松比：υ=横向应变/轴向应变7.高分子材料分子热运动的特点：（1）运动单元和模式的多重性：从运动单元来说，可以分为链节运动、链段运动、侧基运动、支链运动、晶区运动以及整个分子链运动等。从运动方式来说，有键长、键角的变化，有侧基、支链、链节的旋转和摇摆运动，有链段绕主链单键的旋转运动，有链段的跃迁和大分子的蠕动等。（2）大分子运动的时间依赖性：高分子材料从一种平衡状态通过分子运动而转变到另一种平衡状态是需要时间的，这种时间演变过程

3、称作松弛过程，所需时间称松弛时间。（3）分子运动的温度依赖性：一般规律是温度升高，各运动单元热运动能力增强，同时由于热膨胀，分子间距增加，材料内部自由体积增加，有利于分子运动，使松弛时间缩短。8.A-玻璃态B-过渡区（玻璃化转变温度）C-高弹态D-过渡区（粘流转变区）E-粘流态Tb-脆化温度Tg-玻璃化温度Tf-粘流温度9.交联聚合物由于分子链间存在交联化学键，限制了整链运动，因此其特点是不溶、不熔。10.在拉伸过程中，高分子链的运动经过以下阶段：（1）弹性形变（2）强迫高弹形变（3）塑性形变（永久形变）（凡是弹性变形都是

4、可逆变形）、11.能弹性：由内能变化为主导致的弹性变形称为能弹性；熵弹性：由熵变化为主导致的弹性称为熵弹性。12.弹性变形的力学性能指标主要有：（1）弹性模量：是单位应变所需应力的大小（2）比例极限：（3）弹性极限：材料发生可逆的弹性变形的上限应力值，应力超过此值，材料发生塑性变形。（4）弹性比功：是材料开始塑性变形前单位体积所能吸收的弹性变形功，又称弹性比能或应变比能。13．刚度和弹性的区别：刚度表征材料对弹性变形的抗力，弹性模量愈高，刚度也愈高，弹性变形愈困难；弹性则是表征材料弹性变形能力，通常以弹性比功的高低来区分材

5、料弹性的好坏。14.非理想弹性变形：（1）滞弹性(弹性后效)：是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。这种加载时应变落后于应力而与时间有关的滞弹性也称为正弹性后效或弹性蠕变。卸载时，如果速度比较大，应变落后于应力的现象称为反弹性后效。（2）粘弹性：粘弹性是指材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机理都同时存在的力学行为，其特征是应变对应力的响应不是瞬间完成的，需要一个弛豫过程，但卸载后，应变可恢复到初始值，不留下参与变形。（3）内耗：加载时吸收的变形功大于卸载时释放的变形功，因而有一部分变形功被材

6、料所吸收，称为内耗。15.银纹：银纹是高分子材料在变形过程中产生的一种缺陷，由于它的密度低，对光线的反射能力高，看起来呈银色，因而得名。银纹产生于高分子高分子材料的弱结构或缺陷部位。在拉应力作用下，材料的弱结构或缺陷部位往往被先拉开，形成亚微裂纹或空洞。这些空洞继续发展便形成肉眼可见的银纹。银纹化亦可视为一种特殊的屈服行为。屈服和银纹化与材料的破坏密切相关，是材料最终破坏的前奏。一些高聚物在较低的应力（一般低于屈服应力）或环境因素下，其表面或内部出现的许多肉眼可见的有序或无序的微裂纹，当光线以某一角度入射到材料上时，这种微

7、裂纹能反射可见光，是微裂纹所处的材料表面呈银白色闪光，故这种微裂纹称为银纹。银纹不同于裂纹，裂纹的两个张开面之间是完全空的，而银纹面之间是由维系两银纹面的银纹质—高度取向的微纤束和空穴组成。银纹的形成机理如下：材料在拉应力作用下，局部薄弱处首先发生屈服与冷拉，使局部本体材料高度拉伸取向，但由于其周围的本体材料并未屈服，局部冷拉中材料的横向收缩受限制，结果在取向微纤间留下大量的空穴。银纹区域首先出现在裂纹前端处，但在裂纹尖端应力作用下，易被劈开，使裂纹得到扩展，因此银纹的生成也是玻璃态高分子材料断裂的先兆。16.塑性变形过程

8、中重要力学性能指标：（1）屈服极限（2）抗拉强度（3）伸长率和断面收缩率17.影响拉伸行为的外部因素：（1）温度的影响：温度升高，分子链段热运动加剧，松弛过程加快，表现出材料模量和强度下降，伸长率变大，应力-应变曲线形状发生很大变化。（2）拉伸速率的影响：减慢拉伸速率，一种原来脆断的材料也可能出现韧性拉