聚合物的粘弹性ppt培训课件

《聚合物的粘弹性ppt培训课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章聚合物的粘弹性§7-1聚合物的力学松弛现象理想固体——受力后表现为普弹形变，形变与时间无关，符合虎克定律；理想流体——受力后表现为粘性形变，形变随时间线性发展，不可逆，符合牛顿粘性定律；聚合物分子链的体积庞大，分子间存在较大的内摩擦阻力。因此材料在受到外力作用后会同时表现出弹性和粘性，其各种性能（形变、应力、模量等）表现出对时间(或频率)的强烈依赖性——聚合物材料是典型的粘弹性材料。力学松弛——聚合物的各种性能表现出对时间的依赖性。粘弹性是力学松驰行为的一种典型情况。粘弹性的划分：线性粘弹性和非线性粘弹性——静态粘弹性和动态粘弹性——P180根据聚合物材料受到不同外力作用的情况，

2、聚合物材料会表现出不同的粘弹性现象：蠕变应力松弛滞后一、蠕变在一定的温度下和较小恒应力的持续作用下，材料应变随时间的增加而增大的现象。线型聚合物的蠕变曲线和回复曲线t1t2线型聚合物的蠕变由三部分形变叠加而成1)普弹形变ε1——形变量很小，瞬时可逆；ε1=σo/E1E1—普弹弹性模量；2)高弹形变ε2——形变量大，滞后可逆；E2—高弹弹性模量；τ—链段运动松弛时间；3)粘性形变ε3——不可逆的粘性流动；ε3=σot/η3η3——聚合物的本体粘度1)在应力加载很短的时间内，仅有理想的弹性形变，形变量很小。2)随应力作用时间的推移，蠕变开始以较快的速度发展，然后逐渐变慢，最后达到平衡。该阶

3、段的蠕变发展主要是由滞后弹性形变引起，也包括随时间的增加而增大的极少量的粘流形变。3)在应力加载时间很长的情况下，推迟弹性形变已经充分发展，达到了平衡后，最后的蠕变发展只有纯粹粘流流动的贡献。蠕变发展与时间的关系玻璃化温度以下——链段运动松弛时间很长，ε2很小；材料本体粘度很大，ε3很小；因此蠕变主要由普弹形变构成，蠕变量很小。玻璃化温度以上——链段运动的松弛时间变短，导致ε2较大；材料的本体粘度η3仍很大，ε3较小；蠕变主要由ε2构成，夹杂着少量ε3。聚合物流动温度——松弛时间和本体粘度都很小，但由于ε3随时间的发展而发展，导致总形变不断发展——粘性流动。蠕变发展与温度的关系蠕变现象

4、与外力大小也有关系——在小应力和短时间作用下，蠕变量非常小，不容易观察出来。在大应力持续作用下，蠕变的发展比较快。观察蠕变最适宜的温度范围是在聚合物的Tg温度以上不远处，此时链段的运动刚开始，运动时受到的内摩擦阻力较大，蠕变现象最为明显。蠕变对聚合物材料使用的影响：（1）尺寸稳定性；（2）长期负载能力；芳杂环结构聚合物具有较好抗蠕变性能；交联可以提高材料的耐蠕变性能；结晶可以阻止蠕变；二.应力松驰在恒定温度和形变保持不变条件下，聚合物内部应力随时间的增加而逐渐衰减的现象。应力随时间的衰减呈指数关系：σ（t）=σoe-t/τ应力松驰产生的原因：当聚合物受到外力作用发生变形时，分子链段要沿

5、着外力方向伸展与外力相适应，因而在材料内部产生内应力。但是链段的热运动又可以使某些链缠结散开，以至于分子链之间可以产生小的相对滑移；同时链段运动也会调整构象使分子链逐渐地回复到原来蜷曲状态，从而使内应力逐渐地消除掉。应力松弛与温度有关。当温度远小于Tg时，链段运动的能力很弱，应力松弛非常慢；当温度太高时，应力松弛过程进行太迅速。只有在Tg温度附近几十度的范围内，应力松弛现象才比较明显。三、滞后聚合物受到正弦交变应力作用后应力与应变随时间的变化：聚合物在交变应力作用下形变落后于应力变化的现象———滞后。正弦交变应力：σ（t）=σoSinωtσo—最大应力；ω——外力变化的角频率；应变也呈

6、正弦变化，但比应力落后了相位差δ：ε（t）=εoSin（ωt–δ）εo—最大形变；δ——应变落后于应力的相位差；滞后现象产生的原因也是链段的运动受到内摩擦阻力作用的结果。当外力变化时，链段的运动受到内摩擦阻力的作用跟不上外力的变化，所以形变总是落后于应力，滞后了一个相位差δ。在链段能够运动的前提下，链段运动的阻力越大，应变落后于应力就越严重，δ越大。影响滞后的因素1）聚合物的链结构——刚性链聚合物由于链段根本无法运动，所以滞后现象不明显；柔性链聚合物链段的运动很容易发生，滞后现象比较严重。2）外力作用频率——若外力作用频率ν太高，应力变化的周期就很短，链段的运动完全跟不上应力的变化，相

7、当于链段不能运动，所以滞后表现不出来。若作用频率ν太低，应力变化的周期很长，链段的运动完全可以跟上应力的变化，也不会表现出明显的滞后现象。只有当外力作用频率适中，链段一方面可以运动，但又不能完全跟上应力的变化，这时滞后现象才能充分体现出来。3）温度——温度太高，链段运动很快，完全可以跟上应力的变化，无滞后现象。温度太低，链段运动很慢，形变完全来不及发展，滞后现象不明显。只有在Tg附近几十度的温度范围内，链段能够充分运动但又跟不上应力的变化，才会