高聚物的力学性质课件.ppt

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1、本章要点1、玻璃态和结晶态高聚物的力学性质2、高弹态高聚物的力学性质3、高聚物的粘弹性第十三章：高聚物的力学性质1、玻璃态和结晶态的力学性质(1)、常见的拉伸行为1)、玻璃态的拉伸行为①低温应变曲线，表明在屈服前是正比关系，应变到10%发生脆性断裂。②较低温的情况，有明显的屈服点，屈服后应力不升反而下降，到20%时发生韧性断裂。③温度只低于转变点Tg几十度时况，也有明显的屈服点，屈服后应力有小的下降后又上升，这是弹性形变，直到发生韧性断裂。④温度高于Tg时，没有明显的屈服点，应力一直平直上升，是高弹态，直至断裂前曲线才急剧上升。2)、结晶态的拉伸行为曲线明显分成三段：①由

2、弹性变形到屈服；②发展到大形变及③应变硬化。σε①②③3)、硬弹性材料的拉伸行为硬弹性聚丙烯的应力-应变曲线高抗冲聚苯乙烯的硬弹性行为4)、应变诱发塑料——橡胶转变第一次拉伸超过屈服点后，试样从塑料渐变为橡胶；再拉伸则出现第二条曲线。(2)、高聚物的理论强度1)、高聚物微观断裂过程的三种模型a、b：可以归结为化学键的断裂或分子间的滑脱c：可以认为是范德华力或氢键盘的破坏2)、三种模型对应的理论强度a是化学共价键的断裂，强度很大，理论计算的结果为：σ=20GPab是分子间的滑脱，则所有的氢键和范德华力全部被破坏，总的内聚能比共价键的要大10倍以上；c是在分子排列垂直方向受力

3、，只是部分的范德华力和氢键受破坏。根据范德华力和氢键的解离能可以计算，是与实际测出的高度取向纤维的强度同一数量级的。(3)、实际影响高聚物的强度的因素强度主要由主链的化学键力和分子间力决定，因此：极性基因对强度有大的影响；结晶取向对强度有明显影响；各种缺陷会严重降低材料的强度：填料也对材料的强度有不同效果的影响，活性填料会增强材料的强度；惰性填料则会使强度降低。2、高弹态高聚物的力学性质(1)、高弹态的力学性质的特点象橡胶类物质的高弹性的最大的特点是：a、高弹性形变：即：弹性模量小而形变量却很大，一个小的外力会产生一个很大的形变，说明这是一个力学松驰的过程；如橡胶在压力的

4、作用下，要经过一段较长的时间才能达到最大形变，而在拉紧的条件下，长时间的拉紧会产生应力降低到消失的过程。b、同时具有热弹性效应：即在发生形变时，产生热效应，弹性模量随温度升高面增加。如拉伸时会放热，回缩时会吸热。(2)、高弹态的力学性能的改善橡胶的硫化：使橡胶具有网状结构，增强橡胶的耐热性。低度下的橡胶会变脆，弹性会失去，因此可采用：增加分子活性，降低分子结晶能力或结晶速度等方法事改善。3、高聚物的粘弹性(1)、高聚物的蠕变理想弹性体形变在瞬时完成；理想粘性体的形变与时间是线性关系，高聚物的形变（线性高聚物、交联高聚物）与时间的非线性关系，是间于两者之间的状态。称为蠕变。

5、以下是线性高聚物的蠕变曲线和公式：普通形变高弹形变粘性流动(2)、高聚物应力松弛与滞后现象高聚物在恒温和形变保持不变的情况下，物体内部的应力随时间延长而衰减的现象：一般是指数衰减关系：若对高聚加以交变应力，其形变会滞后，如下式表示：对于柔性分子，滞后是相当严重的，滞后会产生内耗。内耗的：一部分转化为热效应放出，另一部分则用于克服分子段间的摩擦力而必变构象。(3)、高聚物粘弹性的理论模型和相应的研究成果对于高聚物的粘弹性的研究，一般使用两种模型，一个是理想弹簧，应力与形变的关系是胡克定律：一个是理想粘壶，是一个有粘性的壶骨装有牛顿液体，应力与形变、时间的关系如下：以理想弹簧

6、和理想粘壶为元件产生了以下多种模型：麦克斯韦模型、开尔文模型、四元件模型、多元件模型。本讲复习思考题1、请说明高聚物微观断裂过程的三种模型及对应的理论强度；2、高弹态的力学性质的特点及高弹态的力学性能的改善；本讲复习思考题第十三章（高聚物的力学性质）要点1、玻璃态和结晶态高聚物的力学性质2、高弹态高聚物的力学性质3、高聚物的粘弹性重点第十二章重点问题1?高聚物微观断裂过程的三种模型及对应的理论强度a是化学共价键的断裂，强度很大，理论计算的结果为：σ=20Gpab是分子间的滑脱，则所有的氢键和范德华力全部被破坏，总的内聚能比共价键的要大10倍以上；c是在分子排列垂直方向受力

7、，只是部分的范德华力和氢键受破坏。根据范德华力和氢键的解离能可以计算，是与实际测出的高度取向纤维的强度同一数量级的。问题2?高弹态的力学性质的特点及高弹态的力学性能的改善高弹性的最大的特点：高弹性形变、热弹性效应。问题3?麦克斯韦模型、开尔文模型、四元件模型麦克斯韦模型是一个理想弹簧与一个理想粘壶的串联：开尔文模型是一个理想弹簧与一个理想粘壶的并联：四元件模型是开尔文模型与麦克斯韦模型的串联形式：