高分子物理及化学8 力学性质ppt课件.ppt

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1、§8高聚物的力学性能●一、常见的材料力学术语力学术语外力（externalforce）内力（）应力（stress）应变（strain）形变（）强度（strength）模量（module）柔量（）抗张强度（tensilestrength）抗弯强度（flexuralstrength）抗冲击强度（impactstrength）硬度（hardness）回弹性（resilience）韧性（tenacity）疲劳（fatiguelife）§8高聚物的力学性能二、拉伸及应力-应变曲线●拉伸的工业应用为增加纤维的拉伸强度而进行单轴拉伸；为增加塑料薄膜的强度而进行双轴拉伸。●线型非晶

2、态高聚物的应力-应变曲线拉伸过程高分子链的运动情况：▲弹性形变（开始～A点）应变随应力的增加而增大，服从虎克定律，具有普弹性能；运动单元为键长、键角。为弹性伸长极限。▲强迫高弹形变（A点～B点）中间经过屈服点Y，对应的表示高聚物材料对抗永久形变的能力；形变能力300～1000%，并且可逆；运动单元为链段。●非晶态高聚物的五种应力-应变曲线与使用的关系应变应力AYBA-弹性极限；Y-屈服点；B-断裂点§8高聚物的力学性能▲可以作为工程塑料的高聚物△材料硬而脆刚性制品，不宜冲击，能承受静压力典型实例：酚醛塑料制品△材料硬而强高模量高抗张，断裂伸长小或无屈服典型实例：PV

3、C硬制品△材料硬而韧高模量高抗张，断裂伸长大，有屈服典型实例：聚碳酸酯制品软、硬；弱、强；脆、韧纤维§8高聚物的力学性能▲可以作为形变较大的材料▲无使用价值的材料△材料软而韧低模量低屈服，断裂伸长率及强度大典型实例：硫化橡胶制品△材料软而弱低模量低强度，断裂伸长率中等典型实例：未硫化天然橡胶△材料弱而脆一般为低聚物§8高聚物的力学性能●未取向的晶态高聚物的应力-应变曲线●不同温度下的高聚物应力-应变曲线OYNDBOY段YN段ND段DB段D点OY段YN段ND段D点DB段试样形状变化123456789非晶态高聚物不同温度下的应力-应变曲线1，2-温度低于脆性温度，材料处

4、于硬玻璃态，无强迫高弹性3，4，5-温度处于脆性温度与玻璃化温度之间，为软玻璃态6，7，8-温度处于玻璃化温度与黏流温度之间，为高弹态9-温度处于黏流温度以上，为粘流态§8高聚物的力学性能1234567晶态高聚物不同温度下应力-应变曲线1，2-温度低于脆性温度，拉伸行为类似弹性固体3，4，5-温度介于脆性温度与玻璃温度期间，为软玻璃态3，4，5-温度介于Tb与Tg之间，为软玻璃态，行为类似强迫高弹性3，4，5-温度较高，低于熔点，拉伸行为类似非晶态橡胶三、材料断裂的原因同一截面分子的化学键同时断裂分子链产生相对滑移材料内部存在缺陷或弱点四、影响强度的因素§8高聚物的

5、力学性能●相对分子质量及分布对强度的影响规律：强度随相对分子质量的增大而增加，分布宽窄影响不大，但低聚物部分增加时，因低分子部分发生分子间断裂而使强度下降。●低分子掺合物对强度的影响规律：低分子物质的加入降低强度。▓实例：增塑剂的加入能降低强度。消弱分子间作用力●交联对强度的影响规律：适度交联增加强度，但过度交联，在受外力时，会使应力集中而降低强度。▓实例：橡胶的适度交联。●结晶对强度的影响规律：结晶度增大，强度增加，但材料变硬而脆；●取向对强度的影响规律：取向能增加取向方向上材料的强度。§8高聚物的力学性能▓实例取向对高聚物模量的影响（单轴）高聚物高度取向未取向E

6、,103MPaE,103MPaE,103MPa低密度聚乙烯高密度聚乙烯聚丙烯聚对苯二甲酸乙二酯聚酰胺0.834.36.314.34.20.330.670.830.631.370.120.590.712.32.1双轴取向和未取向薄片的对比性能聚苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯未取向双轴取向未取向双轴取向抗张强度，100kP断裂伸长率，%冲击强度，（相对）3451～3.60.25～0.5480～8728～18＞3517～6895～154550～75825～5015§8高聚物的力学性能●填充物对强度的影响规律：适当填充活性填料增加强度。实例　橡胶填充炭黑；玻璃钢填充玻璃纤维。●材料

7、中缺陷对强度的影响缺陷指向与危害：杂质、不塑化树脂粒、气泡、降解物等造成微小裂纹，当材料受到外力作用时，在缺陷处产生应力集中，致使材料断裂、破坏。局部放大思考题用于描述高聚物力学性能的术语“韧”、“弱”、“软”、“脆”、“强”、“硬”分别指材料的何种性能？高聚物应力—应变曲线的类型有几种？每一种的特点是什么？●基本概念：高分子、结构单元、重复结构单元、高分子化合物、聚合物、单体、聚合度、遥爪高分子、均聚物、共聚物、聚合反应●高聚物的分类●高聚物的几何形状●高聚物的立体异构●高聚物的平均分子量及多分散性第一章高分子化合物及特点总结第二章链锁聚合反应链锁聚合反应的基