第七章 聚合物的粘弹性.ppt

《第七章 聚合物的粘弹性.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第七章聚合物的粘弹性ViscoelasticityPropertyofPolymers本章教学内容、要求及目的教学内容：聚合物粘弹性现象、力学模型及数学描述；时温等效原理及应用；Boltzmann叠加原理及应用。重点和要求：聚合物材料在受力情况下所产生的各种粘弹现象、力学模型及数学描述；时温等效原理及其应用教学目的：了解和掌握聚合物的粘弹性行为，指导我们在材料使用和加工过程中如何利用粘弹性、如何避免粘弹性、如何预测材料的使用寿命。一、粘弹性的基本概念1.理想弹性固体：受到外力作用形变很小，符合胡克定律＝E1=D1

2、,E1普弹模量,D1普弹柔量.特点:受外力作用平衡瞬时达到,除去外力应变立即恢复.理想弹簧聚合物：力学行为强烈依赖于温度，外力作用时间；在外力作用下，高分子材料的性质就会介于弹性材料和粘性材料之间，高分子材料产生形变时应力可同时依赖于应变和应变速率。2.理想的粘性液体：符合牛顿流体的流动定律的流体,＝特点:应力与切变速率呈线性关系,受外力时应变随时间线性发展,除去外力应变不能恢复.5.力学松弛：聚合物的力学性质随时间变化的现象，叫力学松弛。力学性质受到，T,t，的影响，在不同条件下，可以观察到不同类型的粘弹现

3、象。3.粘弹性:聚合物材料组合了固体的弹性和液体的粘性两者的特征，这种行为叫做粘弹性。粘弹性的表现：力学松弛4.线性粘弹性：组合了服从虎克定律的理想弹性固体的弹性和服从牛顿流动定律的理想液体的粘性两者的特征，就是线性粘弹性。所以高聚物常称为粘弹性材料，这是聚合物材料的又一重要特征。蠕变:固定和T,随t增加而逐渐增大应力松弛:固定和T,随t增加而逐渐衰减静态的粘弹性动态粘弹性滞后现象:在一定温度和和交变应力下,应变滞后于应力变化力学损耗(内耗):的变化落后于的变化,发生滞后现象,则每一个循环都要消耗功,称为力

4、学损耗(内耗)力学松弛7-1.高聚物的力学松弛现二、静态粘弹性应力或应变恒定，不是时间的函数，所表现出来的粘弹现象。（一）蠕变1、定义：在一定的温度和较小的恒定应力（拉力，扭力或压力等）作用下，材料的形变随时间的增长而逐渐增加的现象。若除掉外力，形变随时间变化而减小－－称为蠕变回复。物理意义：蠕变大小反映了材料尺寸的稳定性和长期负载能力。2.蠕变曲线和蠕变方程对线性非晶态高聚物施加恒定外力，应力具有阶梯函数性质。(t)0(0tt1)0(t1tt2)(t)tt1t2图1理想弹性体（瞬时蠕变）普弹形变从分子运

5、动的角度解释:材料受到外力的作用,链内的键长和键角立刻发生变化,产生的形变很小,我们称它普弹形变.（t）t（t）tt1t2特点:普弹形变是立刻回复的.图2理想高弹体推迟蠕变（t）t（t）tt1t2(t)=0(t

6、+e3tee3e1e2e1图4线形非晶态聚合物的蠕变及回复曲线(A)作用时间短(t小），第二、三项趋于零(B)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/)表现为普弹性表现为粘性（塑料雨衣变形）e1e2+e3t2t1te三种形变的相对比例依具体的条件不同而不同.e1e2e3t0te3、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，留了下来思考题:1.交联聚合物的蠕变曲线?2.雨衣在墙上为什么越来越

7、长?(增塑PVC)思考题:1.交联聚合物的蠕变曲线?2.雨衣在墙上为什么越来越长?(增塑PVC)t3PVC的Tg=80℃,加入增塑剂后,玻璃化温度大大下降,成为软PVC做雨衣,此时处于高弹态,很容易产生蠕变.原因：线型聚合物发生了，分子链间质心位移，是永久的，留了下来。交联聚合物没有发生分子链质心位移，所以形变可以恢复线型:形变随时间增加而增大，蠕变不能完全回复。交联:形变随时间增加而增大，趋于某一值，蠕变可以完全回复。特点：线型交联4、蠕变的影响因素（1）温度：温度升高，蠕变速率增大，蠕变程度变大因为外力作用下，

8、温度高使分子运动速度加快，松弛加快（2）外力作用大，蠕变大，蠕变速率高（同于温度的作用）（3）受力时间：受力时间延长，蠕变增大。t温度升高外力增大图5蠕变与,T的关系（4）结构主链钢性：分子运动性差，外力作用下，蠕变小t100020003000ε（%）聚砜聚苯醚聚碳酸酯改性聚苯醚ABS（耐热级）聚甲醛尼龙ABS0.51.01.