影響聚合物實際強度的因素總結(jié).doc

影響聚合物實際強度的因素總結(jié)1、 高分子本身結(jié)構(gòu)的影響 極性基團或氫鍵作用，聚合物強度增強。 表：不同分子間作用力聚合物的拉伸強度比較聚合物分子間作用力拉伸強度低壓聚乙烯1516Mpa聚氯乙烯偶極力50Mpa尼龍610氫鍵60Mpa尼龍66氫鍵（分布密度較大）80Mpa極性基團或氫鍵的密度愈大，則強度愈高。但極性基團過密或取代基團過大，阻礙著鏈段的運動，不能實現(xiàn)強迫高彈態(tài)形變，表現(xiàn)為脆性斷裂，因此拉伸強度雖然大了，但材料變脆。主鏈上含有芳雜環(huán)聚合物，其強度和模量都比脂肪族主鏈的高，如含有兩個苯環(huán)結(jié)構(gòu)的雙酚A與碳酸酯聚合的PC材料，抗沖擊能力和脂肪族的聚碳酸酯相比明顯增強。因此新型的工程塑料大都是主鏈含芳雜環(huán)。分子鏈支化程度增加，分子之間的距離增加，分子間的作用力減小，聚合物的拉伸強度會降低，但沖擊強度會提高。適度的交聯(lián)，使分子鏈不易發(fā)生相對滑移，從而不易發(fā)生大的形變，強度增高。但是交聯(lián)過程中往往會使聚合物結(jié)晶度下降，取向困難，因而過分的交聯(lián)并不是總是有利的。分子量對拉伸強度和沖擊強度也有一些影響，拉伸強度和沖擊強度都隨著分子量的增大而提高，但是分子量增大到一定量是，拉伸強度的變化就不大了，而沖擊強度則繼續(xù)增大。如超高分子量聚乙烯的沖擊強度比普通低壓聚乙烯提高3倍多，在-40是甚至可以提高18倍之多。表： 高分子本身結(jié)構(gòu)對聚合物拉伸強度的影響高分子本身結(jié)構(gòu)影響因素拉伸強度極性基團或氫鍵高主鏈上含有芳雜環(huán)高分子鏈支化低適度交聯(lián)高分子量高2、 結(jié)晶和取向的影響適當(dāng)增加結(jié)晶度，拉伸強度、彎曲強度和彈性模量均增加，但結(jié)晶度太高，沖擊強度和斷裂伸長率降低，材料變脆。冷卻和退火過程形成大球晶，聚合物沖擊強度顯著下降，在某些聚合物成型工藝中，需要加入成核劑，使它生成微晶而不生成球晶，以提高聚合物的沖擊強度。取向可大幅度提高材料強度，在合成纖維工業(yè)中取向是一個必不可少的措施。3、應(yīng)力集中物的影響在聚合物的加工成型中普遍存在著各種缺陷，如細小的銀紋甚至于裂縫，根據(jù)應(yīng)力的分布特點，在材料缺陷附近的局部范圍應(yīng)力會急劇增加，即應(yīng)力集中，成為了降低聚合物機械強度的致命弱點，是造成聚合物實際強度與理論強度之間巨大差別的主要原因之一。應(yīng)力集中系數(shù)（最大局部應(yīng)力與平均應(yīng)力之比值）和材料缺陷的形狀有關(guān)，銳口缺陷的應(yīng)力集中系數(shù)比鈍口的要大得多，因此在制品設(shè)計中為了避免產(chǎn)生銳口缺陷，總是盡量避免有尖銳的轉(zhuǎn)角，而是將制品的轉(zhuǎn)彎處設(shè)計成圓弧形的。4、增塑劑和填料的影響增塑劑的加入對聚合物起了稀釋作用，減小了高分子鏈之間的作用力，因而強度降低，且降低值與增塑劑的加入量正相關(guān)。另一方面，由于增塑劑使鏈段運動能力增強，所以隨著增塑劑含量的增加，材料的沖擊強度提高。填料對聚合物的影響比較復(fù)雜，按照填料形狀的不同，分為粉狀和纖維狀兩類。粉狀填料有惰性和活性之分，在工業(yè)生產(chǎn)中，某些填料的加入只起到稀釋作用，制品的強度隨著填充劑量的增加而降低，但成本也跟著降低，如滑石粉等。但是有些填料的加入?yún)s可以增加甚至大幅度地增加材料的強度，例如木粉加于酚醛樹脂，在相當(dāng)大的范圍內(nèi)可以不降低材料的拉伸強度，而大幅度提高它的沖擊強度，因為木粉能吸收一部分沖擊能量，起著阻尼作用。同種填料在不同的生產(chǎn)工藝中可能表現(xiàn)出來不同的性能，如MgCO3和ZnO等用于天然橡膠中有補強效果，但對合成橡膠卻不適用。為了增強效果，常用化學(xué)處理方法來增加填料粒子與高分子的結(jié)合力。表：粉末狀填料增強材料性能舉例材料性能填料阻燃性Mg(OH)2 ;Al(OH)3 等減摩潤滑性石墨;二硫化鉬等導(dǎo)電性導(dǎo)電碳黑 ,金屬粉等磁性 鐵氧體,稀土類元素隔音性高密度金屬粉壓電性鈦酸鋯鈦酸鉛等纖維填料有天然纖維如棉、麻、毛、絲等，以及合成纖維如普遍用于工業(yè)生產(chǎn)的玻璃纖維。天然纖維成本較高，地域性比較強，即不同地方產(chǎn)的同種天然纖維其性能都有所差別，而玻璃纖維價格低廉、性能穩(wěn)定，迅速代替了天然纖維，成為最普遍采用的纖維填料。纖維狀填料有較高的拉伸強度，作為骨架幫助基體承擔(dān)載荷，如纖維狀填料使用在熱固性塑料中，可以從根本上克服熱固性樹脂的脆性，其中以玻璃布為填料的稱為玻璃纖維層壓塑料，強度可以與鋼材相媲美。在熱塑性塑料中填充纖維可以進一步提高熱塑性塑料的強度，如尼龍中玻纖填料達到40%時，其拉伸強度可超過2000Kg/cm2。但纖維狀填料增強效果與纖維的長度、纖維與聚合物之間的界面粘接力有關(guān)，這也是進一步提高高性能復(fù)合材料強度的重要研究課題。5、共聚和共混的影響共聚物可以綜合兩種以上均聚物的性能，如苯乙烯丁二烯苯乙烯（SBS）結(jié)構(gòu)即在剛性的聚苯乙烯（PS）鏈段上接入了柔性的丁二烯，具有更好的韌性，可以抵抗更高的沖擊。共混也是一種很好的改性手段，共混物常常具有比原來組分更為優(yōu)越的使用性能，如用橡膠同塑料共混，可以起到增韌的效果。另一方面，增韌效果取決于分散相相疇大小和界面粘接力,即兩者相容性。6、外力作用速度和溫度的影響聚合物的破壞過程是一種松弛過程，因此外力作用速度與溫度對聚合物的強度有顯著的影響。在外力作用下，聚合物鏈段要發(fā)生運動，若外力速度太大，以至于鏈段運動跟不上，材料的屈服需要更大的外力，即材料的屈服強度提高了；如果進一步提高拉伸速度，材料終將發(fā)生脆性斷裂。反之，拉伸速度減慢時，屈服強度和斷裂強度都會降低。溫度對材料沖擊強度的影響也是很大的，溫度升高，聚合物沖擊強度逐漸增加，到接近玻璃化溫度時，沖擊強度將迅速增加，并且不同品種之間的差別縮小。熱