聚合物的粘彈性

1、聚合物的粘彈性聚合物的粘彈性 一一. 粘、彈基本概念粘、彈基本概念 粘粘 象糨糊或膠水等所具有的、能使一象糨糊或膠水等所具有的、能使一 個物質(zhì)附著在另一個物體上的性質(zhì)。個物質(zhì)附著在另一個物體上的性質(zhì)。 彈彈 由于物體的彈性作用使之射出去。由于物體的彈性作用使之射出去。 材料對外界作用材料對外界作用力力 的不同響應(yīng)情況的不同響應(yīng)情況 恒定力或形變恒定力或形變- -靜態(tài)靜態(tài) 變化力或形變變化力或形變- -動態(tài)動態(tài) E 形形 變變 對對 時時 間間 不不 存存 在在 依依 賴賴 性性 虎克定律虎克定律 彈性模量彈性模量 E E 1.1 1.1 理想彈性體理想彈性體 t1tt2 t1tt2 0 0 0

2、 0 E 理想彈性體受外力后理想彈性體受外力后應(yīng)變在加力的瞬時達到平衡值，應(yīng)變在加力的瞬時達到平衡值， 除去應(yīng)力時，應(yīng)變瞬時回復(fù)。除去應(yīng)力時，應(yīng)變瞬時回復(fù)。 dt d . 外外 力力 除除 去去 后后 完完 全全 不不 回回 復(fù)復(fù) 牛頓粘性定律牛頓粘性定律 1.2 1.2 理想粘性體理想粘性體 t1tt20 t1tt20 0 2 粘度粘度 1 形形 變變 與與 時時 間間 有有 關(guān)關(guān) 理想粘性體受外力后理想粘性體受外力后形變是隨時間線性發(fā)展的，形變是隨時間線性發(fā)展的， 當除去外力時形變不可回復(fù)。當除去外力時形變不可回復(fù)。 1.3 1.3 彈性與粘性比較彈性與粘性比較 彈性彈性粘性粘性 能量儲存

3、能量儲存能量耗散能量耗散 形變回復(fù)形變回復(fù)永久形變永久形變 虎克固體虎克固體牛頓流體牛頓流體 模量與時間無關(guān)模量與時間無關(guān) 模量與時間有關(guān)模量與時間有關(guān) E( , ,T) E ( , ,T,t) 理想彈彈性體的應(yīng)力取決于 ，理想粘粘性體的應(yīng)力取決于 。 E dt d . 牛頓流體牛頓流體 聚合物聚合物 二二. . 粘彈性粘彈性 非牛頓流體應(yīng)變速率與非牛頓流體應(yīng)變速率與 應(yīng)力的關(guān)系應(yīng)力的關(guān)系 與理想彈性體有區(qū)別與理想彈性體有區(qū)別 t 聚合物聚合物 虎克固體虎克固體 形變形變 時間時間 交聯(lián)高聚物交聯(lián)高聚物 理想彈性體理想彈性體 理想粘性體理想粘性體線性高聚物線性高聚物 比比 較較 聚合物材料表現(xiàn)

4、出彈性和粘性的結(jié)合。聚合物材料表現(xiàn)出彈性和粘性的結(jié)合。 粘彈性：聚合物受力時，應(yīng)力同時依賴于形變粘彈性：聚合物受力時，應(yīng)力同時依賴于形變 和和 形變速率形變速率 ，但不成線性關(guān)系，但不成線性關(guān)系，具備固、液二性，具備固、液二性， 力學(xué)行為介于理想彈性體和理想粘性體之間。力學(xué)行為介于理想彈性體和理想粘性體之間。 在實際形變過程中，粘性與彈性總是共存的。在實際形變過程中，粘性與彈性總是共存的。 三三. .聚合物的粘彈現(xiàn)象聚合物的粘彈現(xiàn)象 聚合物力學(xué)性質(zhì)隨時間而變化的現(xiàn)象稱為粘彈聚合物力學(xué)性質(zhì)隨時間而變化的現(xiàn)象稱為粘彈 現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 粘彈性分類粘彈性分類 靜靜態(tài)粘彈性態(tài)粘彈性 動動態(tài)粘彈性態(tài)粘彈性

5、蠕變、應(yīng)力松弛蠕變、應(yīng)力松弛 滯后、內(nèi)耗滯后、內(nèi)耗 3.1 3.1 蠕變?nèi)渥?在恒溫下施加一定的恒定外力時，材料的形在恒溫下施加一定的恒定外力時，材料的形 變隨時間而逐漸增大的力學(xué)現(xiàn)象。變隨時間而逐漸增大的力學(xué)現(xiàn)象。 高分子材料蠕變過程包括三個形變過程高分子材料蠕變過程包括三個形變過程： （i i）普彈形變普彈形變 1 1 t1t2t 普彈形變示意圖普彈形變示意圖 01 1 0 1 D E （iiii）高高( (滯）滯）彈形變彈形變 2 1 t 2 t t )1 ( / 2 0 2 t e E （iiiiii）粘性流動粘性流動 t 0 3 3 1 t 2 t t 當聚合物受力時，以上三種形變同

6、時發(fā)生當聚合物受力時，以上三種形變同時發(fā)生 加力瞬間，鍵長、鍵角立即產(chǎn)生形變，形變直線上升加力瞬間，鍵長、鍵角立即產(chǎn)生形變，形變直線上升 通過鏈段運動，構(gòu)象變化，使形變增大通過鏈段運動，構(gòu)象變化，使形變增大 分子鏈之間發(fā)生質(zhì)心位移分子鏈之間發(fā)生質(zhì)心位移 2+ 3 t2t1t 3 3 1 2 1 3.23.2 應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛 在恒溫下保持一定的恒定應(yīng)變時，材料的應(yīng)力在恒溫下保持一定的恒定應(yīng)變時，材料的應(yīng)力 隨時間而逐漸減小的力學(xué)現(xiàn)象。隨時間而逐漸減小的力學(xué)現(xiàn)象。 例如：拉伸一塊未交聯(lián)的橡膠，拉至一定長度，保持長度不變，隨例如：拉伸一塊未交聯(lián)的橡膠，拉至一定長度，保持長度不變，隨 時間的增加，內(nèi)

7、應(yīng)慢慢衰減至零。時間的增加，內(nèi)應(yīng)慢慢衰減至零。 t e 0 應(yīng)力松馳的原因：應(yīng)力松馳的原因： 當聚合物一開始被拉長時，其中分子處于不平衡的構(gòu)象，當聚合物一開始被拉長時，其中分子處于不平衡的構(gòu)象， 要逐漸過渡到平衡的構(gòu)象，也就是鏈段要順著外力的方向運要逐漸過渡到平衡的構(gòu)象，也就是鏈段要順著外力的方向運 動，因而產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，與外力相抗衡。通過鏈段熱運動調(diào)動，因而產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，與外力相抗衡。通過鏈段熱運動調(diào) 整分子構(gòu)象，使纏結(jié)點散開，分子鏈相互滑移，逐漸恢復(fù)蜷整分子構(gòu)象，使纏結(jié)點散開，分子鏈相互滑移，逐漸恢復(fù)蜷 曲的原狀，內(nèi)應(yīng)力逐漸減少或消除。曲的原狀，內(nèi)應(yīng)力逐漸減少或消除。 松弛時間松弛時間 聚

8、合物的粘彈性說課聚合物的粘彈性說課 工程材料工程材料教教 材選用的是材選用的是2121世世 紀本科院校規(guī)劃紀本科院校規(guī)劃 教材，教材，教材知識教材知識 先進具體，注重先進具體，注重 能力和素質(zhì)培養(yǎng)。能力和素質(zhì)培養(yǎng)。 一、教學(xué)內(nèi)容分析一、教學(xué)內(nèi)容分析 學(xué)生們已經(jīng)學(xué)習(xí)學(xué)生們已經(jīng)學(xué)習(xí) 了高分子材料的了高分子材料的 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu), , 這為本節(jié)這為本節(jié) 內(nèi)容的學(xué)習(xí)起到內(nèi)容的學(xué)習(xí)起到 了鋪墊的作用。了鋪墊的作用。 本節(jié)內(nèi)容對我們本節(jié)內(nèi)容對我們 認識和利用高分認識和利用高分 子材料具有不可子材料具有不可 忽視的重要的作忽視的重要的作 用。用。 本課程是專業(yè)礎(chǔ)本課程是專業(yè)礎(chǔ) 基課基課, ,該節(jié)內(nèi)容是該節(jié)內(nèi)容是

9、高分子材料的主高分子材料的主 要內(nèi)容。要內(nèi)容。 知識知識 目標目標 粘彈性的定義，粘彈現(xiàn)象粘彈性的定義，粘彈現(xiàn)象 能力能力 目標目標 培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和分析解決問題的能力培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和分析解決問題的能力 情感情感 目標目標 通過身邊常用到的材料，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)實通過身邊常用到的材料，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)實 的生活經(jīng)歷與體驗出發(fā)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興的生活經(jīng)歷與體驗出發(fā)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興 趣。趣。 二、教學(xué)目標二、教學(xué)目標 三、教學(xué)的重、難點三、教學(xué)的重、難點 2 教學(xué)難點：高分子教學(xué)難點：高分子 材料的粘彈現(xiàn)象材料的粘彈現(xiàn)象 難點的依據(jù)：粘彈難點的依據(jù)：粘彈 現(xiàn)象以前了解較少，現(xiàn)象以前了解較少， 學(xué)生沒有這

10、方面的學(xué)生沒有這方面的 知識基礎(chǔ)知識基礎(chǔ) 1 教學(xué)重點：粘彈性教學(xué)重點：粘彈性 的含義及粘彈現(xiàn)象的含義及粘彈現(xiàn)象 重點的依據(jù)：只有重點的依據(jù)：只有 掌握了高分子材料掌握了高分子材料 的粘彈性，才能很的粘彈性，才能很 好地應(yīng)用好地應(yīng)用 四、教學(xué)方法四、教學(xué)方法 教師通過語言和教師通過語言和 PPTPPT的方式向?qū)W的方式向?qū)W 生傳授知識，幫生傳授知識，幫 助學(xué)生提高對課助學(xué)生提高對課 程的認識，發(fā)展程的認識，發(fā)展 學(xué)生的智力和能學(xué)生的智力和能 力。力。 。 實驗教學(xué)法實驗教學(xué)法 在教師引導(dǎo)下，在教師引導(dǎo)下， 學(xué)生主動參與到學(xué)生主動參與到 發(fā)現(xiàn)問題，尋找發(fā)現(xiàn)問題，尋找 答案的過程中，答案的過程中，

11、以培養(yǎng)學(xué)生解決以培養(yǎng)學(xué)生解決 問題能力。問題能力。 通過實驗驗證材通過實驗驗證材 料的性能，進而料的性能，進而 加深學(xué)生對知識加深學(xué)生對知識 的理解。例如：的理解。例如： 虎克定律用彈簧虎克定律用彈簧 驗證。驗證。 五、課程學(xué)習(xí)方法五、課程學(xué)習(xí)方法 學(xué)生學(xué)習(xí)的過程實際上就是學(xué)生主動獲取、整理、貯存、學(xué)生學(xué)習(xí)的過程實際上就是學(xué)生主動獲取、整理、貯存、 運用知識和獲得學(xué)習(xí)能力的過程，有效的能被學(xué)生接受的學(xué)法運用知識和獲得學(xué)習(xí)能力的過程，有效的能被學(xué)生接受的學(xué)法 指導(dǎo)應(yīng)該是滲透在教學(xué)過程中進行的。指導(dǎo)應(yīng)該是滲透在教學(xué)過程中進行的。 讓學(xué)生在實驗過讓學(xué)生在實驗過 程中自己摸索，程中自己摸索， 從而發(fā)現(xiàn)從而發(fā)現(xiàn)“新新” 的問題或探索出的問題或探索出 “新新”的規(guī)律。的規(guī)律。 讓學(xué)生親自經(jīng)歷讓學(xué)生親自經(jīng)歷 運用科學(xué)方法進運用科學(xué)方法進 行探索。行探索。 具體體現(xiàn)如下：具體體現(xiàn)如下： 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會通培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會通 過自學(xué)、觀察等過自學(xué)、觀察等 方法獲取相關(guān)知方法獲取相關(guān)知 識識。 提供條件提供條件 學(xué)生思考學(xué)生思考 引導(dǎo)分析引導(dǎo)分析 提出新疑提出新疑 討論問題討論問題 得出結(jié)論得出結(jié)論 六、教學(xué)設(shè)計六、教學(xué)設(shè)計 提出問題提出問題 導(dǎo)入新課導(dǎo)入新課 布置作業(yè)布置作業(yè) 能力遷移能力遷移 七、說課綜述七、說課綜述 在教學(xué)的過程中，我始終努力貫徹以教師為主在教學(xué)的過程中，我始終努力貫徹