无定形高分子形变-浙江大学

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1、YieldingCrazingCracking第六章高分子玻璃的力学行为StructureandPropertyofPolymer高分子结构与性能MechanicalBehaviorsofAmorphousPolymer1.线性弹性区2.Subyielding变形带3.屈服yielding4.应变软化5.成颈6.冷拉非颈区(未变形部分)向颈区(变形部分)连续转化7.试样全体拉伸应变硬化8.破坏高分子玻璃变形的一般描述变形带PS引发变形带的临界应力与温度有关，而与应变速率无关ASArgon,RDAndeews,JAGodrick,WWhitney,JApplPhys39,19

2、68,1899P.B.Bowdon,PhilosMag,22,455(1970)一般为剪切带，是韧性高分子玻璃形变中出现的、与应力方向成约45倾角的剪切滑移变形带剪切带厚度约1m，内部高分子链沿外力方向取向剪切带内部没有空隙，形变过程没有明显体积变化剪切带的产生与发展吸收了大量能量变形带DB/SB剪切带局域化变形带：内含一系列微变形带；微变形带内分子链变形程度较大、变形均一弥散变形带：尺寸较大；分子链变形沿长度、宽度方向呈现梯度变化变形带生长的唯一机理是剪切屈服，不发生断链或解缠结DonaldAM,KramerEJ(1981)JMaterSci16:2967变形带a原始

3、样品bjustafterloadmaximum,stageIIcdstageIIIestageIVfinitiationofacrackatthelowerendofthespecimenPC简单剪切JOURNALOFMATERIALSSCIENCE20(1985)3462-3478Plasticbandinginglassypolycarbonateunderplanesimpleshear.C.G'SELL,A.J.GOPEZ变形带PC简单剪切bstageII:标记弯曲，局部剪切cdstageIII：剪切带加宽efstageIV：均匀剪切表面标记(刮擦)变形带屈服及相关

4、现象与理论在单轴形变中，压缩屈服强度>拉伸屈服强度>剪切屈服强度剪切模式应变硬化较弱屈服后发生：应变软化、长塑性变形平台、应变硬化PC对于应变软化不明显的无定形高分子，采用切线法确定屈服点屈服卸载足够长时间后，无定形高分子的塑性应变可回复塑性应变<5~6%时，发生瞬间回复将样品加热到Tg以上，大应变可回复6%11.5%21%49%PMMA伴生现象应变回复伴生现象Possion比拉伸蠕变中，Possion比不是常数PVC体积应变随主应变而增大x应变3%，PMMA断裂PC成颈伴生现象构象转变PET屈服前，t/g构象比保持不变后，高能量t构象数目增大AAjji,KCCole,MM

5、Dumoulin,IMWard,PolymEngSci1997,37,1801PET无定形态基本上为g构象，结晶态时则仅为t构象T

6、1977,4058伴生现象温度变化PC影响因素压力效应无定形高分子的屈服应力随等静压增大而升高等静压过大时，发生脆性破坏屈服具有高压力极限压力极限PCTg=140CTTg非交联高分子发生粘性流动，屈服强度很低交联高分子的屈服强度随温度变化不明显T=Tg无定形高分子高温屈服极限CrosslinkedPMMATgTg分子间vanderWaals力强，构象转变能力低熵效应与体积膨胀相结合影响因素温度效应PVCCelluloseacetatePMMA随温度升高，发生脆-韧转变，变形能力增大，屈服应力降低影响因素温度效应屈服应力随温度降低而升高

7、温度足够低时，发生脆性破坏屈服强度的低温极限取决于断裂强度低温屈服极限影响因素温度效应较低温度下，y位移平移因子与应力松弛平移因子有所差别非线性随应力增大而增强JJLohr.TransSocRheo9,65,1965影响因素应变速率效应从粘弹变形到塑性变形的转变取决于应变速率与应力水平57C，PET在低应力与应变速率下发生粘弹变形在高应力与应变速率下发生塑性变形影响因素热与力学历史效应快速冷却引入较大自由体积，Tg较低，屈服应力较低缓慢冷却或热处理使密度增大，Tg较高，屈服应力较高热处理使屈服对应变速率更敏感，