高分子第七章.ppt

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1、高分子科学最重要的分支学科——高分子物理PolymerPhysics7.1聚合物的拉伸行为7.2聚合物的屈服行为7.3聚合物的断裂理论与理性强度7.4影响聚合物实际强度的因素第七章聚合物的非晶态·InstronTensileTestor电子拉力机·Materialtestingmachine材料试验机实验条件：一定拉伸速率和温度电子万能材料试验机7.1聚合物的拉伸行为7.1.1玻璃态聚合物的拉伸标准哑铃型试样应力-应变应变(形变)：外力作用而不产生惯性移动时其几何形状和尺寸所发生的变化。应力：单位面积上的内力。7.1聚合物的拉伸行为外力卸载外力作用材料欲保持原状材料发生形变产生附加

2、内力内力使形变回复并自行逐步消除7.1聚合物的拉伸行为AYBYieldingpoint屈服点Pointofelasticlimit弹性极限点Breakingpoint断裂点Strainsoftening应变软化Colddrawing冷拉Strainhardening应变硬化典型非晶态聚合物的拉伸应力-应变曲线7.1聚合物的拉伸行为7.1聚合物的拉伸行为7.1聚合物的拉伸行为7.1聚合物的拉伸行为7.1聚合物的拉伸行为7.1聚合物的拉伸行为7.1聚合物的拉伸行为弹性形变屈服应变软化冷拉应变硬化断裂从分子运动机理解释形变过程se7.1聚合物的拉伸行为从应力—应变曲线可以获得的被拉伸聚合

3、物的信息·聚合物的-屈服强度-杨氏模量-断裂强度-断裂伸长率-断裂韧性聚合物的断裂行为包括：①脆性断裂(brittlefracture)②韧性断裂(ductilefracture)se7.1聚合物的拉伸行为模量软硬拉伸强度强弱断裂功脆韧7.1聚合物的拉伸行为各种情况下的应力-应变曲线(a)不同温度TTTemperatureExample-PVCResultsa:T<

4、拉伸行为(b)不同的化学结构a:脆性材料酚醛或环氧树脂b:半脆性材料PS,PMMAc:韧性材料PP,PE,PCd:橡胶Naturerubber，PIB7.1聚合物的拉伸行为(1)材料硬而脆：在较大应力作用下，材料仅发生较小的应变，并在屈服点之前发生断裂，具有高的模量和抗张强度，但受力呈脆性断裂，冲击强度较差。es（1）（2）es(2)材料硬而强：在较大应力作用下，材料发生较小的应变，在屈服点附近断裂，具高模量和抗张强度。7.1聚合物的拉伸行为es（4）(4)材料软而韧：模量低，屈服强度低，断裂伸长率大，断裂强度较高，可用于要求形变较大的材料。es（3）(3)材料强而韧：具高模量和抗

5、张强度，断裂伸长率较大，材料受力时，属韧性断裂。注：以上三种聚合物由于强度较大，适于用做工程塑料。7.1聚合物的拉伸行为es（5）es（6）(5)材料软而弱：模量低，屈服强度低，中等断裂伸长率。如未硫化的天然橡胶。(6)材料弱而脆：一般为低聚物，不能直接用做材料。附：强与弱从断裂强度sb比较；硬与软从模量E（s/e）比较；脆与韧则可从断裂伸长率比较。7.1聚合物的拉伸行为·玻璃态高聚物在大外力作用下发生的大形变，通常称为强迫高弹形变。外力7.1.2玻璃态聚合物的强迫高弹形变链段运动的位垒降低缩短了高分子链段松弛时间玻璃态被冻结的链段能越过位垒而运动7.1聚合物的拉伸行为·式中⊿E是

6、活化能，a是与材料有关的常数。·增大应力，减少链段运动的松弛时间。当应力增大到σУ时，链段运动的松弛时间减小至与拉伸速度相适应的数值，高聚物就可产生大形变。所以加大外力对松弛过程的影响与升高温度相似。实验证明，松弛时间τ与应力σ之间有如下关系：7.1聚合物的拉伸行为强迫高弹形变的影响因素·温度的影响：脆化温度Tb与塑料的韧性：如果温度降低，σy增加；若温度太低，σb小于σy，发生脆性断裂；玻璃态高聚物只有在Tb与Tg之间的温度范围内才能发生强迫高弹形变，而强迫高弹形变是塑料具有韧性的原因，因而Tb是塑料的最低使用温度7.1聚合物的拉伸行为·松弛过程：外力作用速度的影响时间因素，即作

7、用力的速度影响着强迫高弹形变的发生和发展，拉伸速度过快，强迫高弹形变来不及发生，或者强迫高弹形变得不到充分的发展，试样要发生脆性断裂；拉伸速度过慢，则线型玻璃态高聚物要发生一部分粘性流动；只有在适当的拉伸速度下，玻璃态高聚物的强迫高弹性才能充分地表现出来7.1聚合物的拉伸行为·链柔性的影响：链柔性与材料韧性高弹性：柔性链结构，强迫高弹性：分子链不能太柔软。柔性很大的链在冷却成玻璃态时,分子之间堆砌得很紧密，在玻璃态时链段运动很困难，要使链段运动需要很大的外力，甚至超过