《高聚物的力学松驰》PPT课件

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1、第7章高聚物的力学性质7.2聚合物的粘弹性TheViscoelasticityofPolymers本章的主要内容粘弹性内部尺度－－弹性和粘性结合外观表现－－4个力学松弛现象力学模型描述时温等效原理－－实用意义，主曲线，WLF方程为了加深对聚合物粘弹性的理解和掌握普通粘、弹概念粘–同黏：象糨糊或胶水等所具有的、能使一个物质附着在另一个物体上的性质。弹–由于物体的弹性作用使之射出去。弹簧–利用材料的弹性作用制得的零件，在外力作用下能发生形变（伸长、缩短、弯曲、扭转等），除去外力后又恢复原状。材料的粘、弹基本概念材料对外

2、界作用力的不同响应情况典型小分子固体–弹性小分子液体–粘性恒定力或形变-静态变化力或形变-动态形变对时间不存在依赖性虎克定律Hooke’slaw弹性模量EElasticmodulusIdealelasticsolid理想弹性体t1tt2t1tt2σ0σε0ε00esE弹簧外力除去后完全不回复牛顿定律Newton’slawIdealviscousliquid理想粘性液体t1tt20t1tt20σ0σe2ε粘度Viscositys形变与时间有关粘壶弹性与粘性比较弹性粘性能量储存能量耗散形变回复永久形变虎克固体牛顿流体

3、模量与时间无关模量与时间有关E(,,T)E(,,T,t)理想弹性体（如弹簧）在外力作用下平衡形变瞬间达到，与时间无关；理想粘性流体（如水）在外力作用下形变随时间线性发展。聚合物的形变与时间有关，但不成线性关系，两者的关系介乎理想弹性体和理想粘性体之间，聚合物的这种性能称为粘弹性。理想弹性体、理想粘性液体和粘弹性高聚物粘弹性Theviscoelasticityofpolymers高聚物材料表现出弹性和粘性的结合在实际形变过程中，粘性与弹性总是共存的聚合物受力时，应力同时依赖于应变和应变速率，即具备固、液

4、二性，其力学行为介于理想弹性体和理想粘性体之间。Forpolymers对高聚物而言非牛顿流体与弹性体有区别sIdealviscousliquidPolymertePolymerIdealelasticsolidComparisons=const.理想弹性体理想粘性体交联高聚物线形高聚物εt07.2.1力学松弛或粘弹现象高聚物力学性质随时间而变化的现象称为力学松弛或粘弹现象若粘弹性完全由符合虎克定律的理想弹性体和符合牛顿定律的理想粘性体所组合来描述，则称为线性粘弹性Linearviscoelasticity粘弹性分类

5、静态粘弹性动态粘弹性蠕变、应力松弛滞后、内耗7.2.1.1静态粘弹性(1)蠕变Creepdeformation在恒温下施加一定的恒定外力时，材料的形变随时间而逐渐增大的力学现象。高聚物蠕变性能反映了材料的尺寸稳定性和长期负载能力理想弹性体和粘性体的蠕变和蠕变回复对理想弹性体对理想粘性体t1tt2σ00t1tt2ε0ε0t1tt20σ0σt1tt20ε0εe1t1t2t普弹形变示意图（i）普弹形变（e1）：聚合物受力时，瞬时发生的高分子链的键长、键角变化引起的形变，形变量较小，服从虎克定律，当外力除去时，普弹形变立刻

6、完全回复。高分子材料蠕变包括三个形变过程：（ii）高弹形变（e2）：Highelasticdeformation聚合物受力时，高分子链通过链段运动产生的形变，形变量比普弹形变大得多，但不是瞬间完成，形变与时间相关。当外力除去后，高弹形变逐渐回复。e2t1t2t（iii）粘性流动（e3）：受力时发生分子链的相对位移，外力除去后粘性流动不能回复，是不可逆形变。e3t1t2t当聚合物受力时，以上三种形变同时发生加力瞬间，键长、键角立即产生形变，形变直线上升通过链段运动，构象变化，使形变增大分子链之间发生质心位移e2+e3

7、t2t1tee3e1e2e1外力作用时间问题作用时间短(t小),第二、三项趋于零作用时间长(t大),第二、三项大于第一项，当t，第二项0/E2<<第三项（0t/)说明什么问题？e1e2e3t20teCreeprecovery蠕变回复撤力一瞬间，键长、键角等次级运动立即回复，形变直线下降通过构象变化，使熵变造成的形变回复分子链间质心位移是永久的，留了下来线形和交联聚合物的蠕变全过程形变随时间增加而增大，蠕变不能完全回复形变随时间增加而增大，趋于某一值，蠕变可以完全回复et线形聚合物交联聚合物如何防止蠕变？

8、链柔顺性大好不好？链间作用力强好还是弱好？交联好不好？聚碳酸酯PCPolycarbonate聚甲醛POMPolyformaldehyde蠕变的本质：分子链的质心位移不同聚合物的蠕变曲线线性结晶聚合物玻璃态1蠕变量很小,工程材料,作结构材料的Tg远远高于室温高弹态1+2粘流态1+2+3存在永久形变理想交联聚合物(不存在粘流态)形变:1+2结晶高