高分子材料性能與評價

1、高分子材料性能與評價高分子材料性能與評價中石化北京燕山分公司駱獻輝，2014年6月目目 錄錄第一章第一章 高分子基礎知識高分子基礎知識第二章第二章 高分子材料高分子材料的的力學性能力學性能第三章第三章 高分子材料高分子材料的化學分析的化學分析方法方法第四章第四章 高分子溶液高分子溶液第一章第一章高分子基礎知識高分子基礎知識高分子概念高分子概念 高分子高分子 分子質(zhì)量分子質(zhì)量1 1萬以上的有機化合物稱為高分子材料。它萬以上的有機化合物稱為高分子材料。它是由許多小分子聚合而成，故又稱為聚合物或高聚物。是由許多小分子聚合而成，故又稱為聚合物或高聚物。 原子之間由共價鍵結(jié)合，稱為主價鍵；原子之間由共價

2、鍵結(jié)合，稱為主價鍵； 分子之間由分子之間由范德華鍵范德華鍵連接，稱為次價鍵。連接，稱為次價鍵。 由于分子太大，分子間由于分子太大，分子間次價鍵力之和遠超過分子中原子間主價鍵次價鍵力之和遠超過分子中原子間主價鍵的的結(jié)合力結(jié)合力。拉伸時常常先發(fā)生原子鍵的。拉伸時常常先發(fā)生原子鍵的斷裂，而斷裂，而不是分子鏈之間的滑不是分子鏈之間的滑脫。脫。 聚合物聚合物 聚合物聚合物的小分子化合物稱為單體，組成聚合物長鏈的的小分子化合物稱為單體，組成聚合物長鏈的基本基本結(jié)構(gòu)單元則稱為鏈節(jié)。結(jié)構(gòu)單元則稱為鏈節(jié)。 聚合物聚合物長鏈的重復鏈節(jié)數(shù)目，稱為聚合度。長鏈的重復鏈節(jié)數(shù)目，稱為聚合度。 天然的聚合物有天然的聚合物有

3、 木材、橡膠、棉花、絲、毛發(fā)和角等。木材、橡膠、棉花、絲、毛發(fā)和角等。 人工人工合成聚合物有塑料、合成纖維、合成橡膠等。合成聚合物有塑料、合成纖維、合成橡膠等。5聚合物聚合物的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) 長支鏈 短支鏈 線型交聯(lián)分子鏈 三維交聯(lián)分子鏈高分子高分子發(fā)展史發(fā)展史15世紀 美洲瑪雅人用天然橡膠做容器，雨具等生活用品。1839年 美國人古德伊爾(Charles Goodyear)發(fā)現(xiàn)天然橡膠與硫磺共熱后明顯地改變了性能，使它從硬度較低、遇熱發(fā)粘軟化、遇冷發(fā)脆斷裂的不實用的性質(zhì)，變?yōu)楦挥袕椥浴⒖伤苄缘牟牧稀?869年 美國的海厄特(John Wesley Hyatt，1837-1920)把硝化纖

4、維、樟腦和乙醇的混合物在高壓下共熱，制造出了第一種人工合成塑料“賽璐珞”(cellulose)。 1887年 Count Hilaire de Chardonnet用硝化纖維素的溶液進行紡絲，制得了人造絲。1909年 美國人貝克蘭 (Leo Baekeland)用苯酚與甲醛反應制造出第一種完全人工合成的塑料-酚醛樹酯。1920年施陶丁格 (Hermann Staudinger)發(fā)表了“關(guān)于聚合反應” 的論文提出：高分子物質(zhì)是由具有相同化學結(jié)構(gòu)的單體經(jīng)過化學反應(聚合)，通過化學鍵連接在一起的大分子化合物，高分子或聚合物一詞即源于此。 1932年施陶丁格又總結(jié)了自己的大分子理論，出版了劃時代的巨

5、著高分子有機化合物，成為高分子化學作為一門新興學科建立的標志。1926年 瑞典化學家斯維德貝格等人用超離心機測量出蛋白質(zhì)的分子量：證明高分子的分子量的確是從幾萬到幾百萬。 1926年 美國化學家 Waldo Semon合成了聚氯乙烯（PVC），并于1927年實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。 1930年 聚苯乙烯(PS)發(fā)明。 1935年 美國杜邦公司（Du pont)卡羅瑟斯 (Wallace H. Carothers，合成出聚酰胺-66，即尼龍-66。 1930年 德國人用金屬鈉作為催化劑，用丁二烯合成出丁鈉橡膠和丁苯橡膠。 1940年 英國人溫費爾德 (T.R.Whinfield，1901-1966)合

6、成出聚酯纖維(PET)。 1950s 德國人齊格勒(Karl Ziegler)與意大利人納塔(Giulio Natta)分別用金屬絡合催化劑合成了聚乙烯（PE）與聚丙烯（PP）。 1955年 美國人利用齊格勒-納塔（Ziegler Natta)催化劑聚合異戊二烯，首次用人工方法合成了結(jié)構(gòu)與天然橡膠基本一樣的合成天然橡膠異戊橡膠。齊格勒齊格勒納塔納塔1971年 Stephanie Kwolek 發(fā)明可耐300高溫的Kevlar。12 金屬材料金屬材料 無機非金屬材料無機非金屬材料 高分子材料高分子材料 復合材料復合材料材料分類材料分類131.塑料塑料熱固性塑料熱固性塑料(酚醛、脲醛等酚醛、脲醛等

7、)熱塑性塑料熱塑性塑料(PE,PP,PVC,PS,PMMA等等) 塑料的彈性模量介于橡膠和纖維之間，約塑料的彈性模量介于橡膠和纖維之間，約107108Pa；受力形變可達百分之幾至幾百。；受力形變可達百分之幾至幾百。 142.橡膠：橡膠：天然橡膠天然橡膠(聚異戊二烯聚異戊二烯)合成橡膠合成橡膠( 順丁順丁,丁苯丁苯,丁腈丁腈,氯丁橡膠氯丁橡膠)室溫彈性高；形變大（可達室溫彈性高；形變大（可達1000%1000%），外力去除后，能迅速恢復原狀；彈性模量小，），外力去除后，能迅速恢復原狀；彈性模量小，約約10105 510104 4PaPa。153.纖維纖維聚酯纖維聚酯纖維(滌綸，如滌綸，如PET)

8、聚酰胺纖維（如尼龍，錦綸）聚酰胺纖維（如尼龍，錦綸）腈綸腈綸(PAN)丙綸丙綸(PP)維綸（維綸（PVA）彈性模量較大，約彈性模量較大，約1091010Pa。形變小，機械性能隨溫度變化不大形變小，機械性能隨溫度變化不大 高分子高分子的的分子量分子量平均分子量平均分子量的概念的概念 數(shù)均分子量數(shù)均分子量MnMn：體系總重量為分子總數(shù)所平均：體系總重量為分子總數(shù)所平均 重均分子量重均分子量Mw: Mw: 各分子量分子的重量分數(shù)與其相應的分各分子量分子的重量分數(shù)與其相應的分 子量的乘積的總和。子量的乘積的總和。 MnMn對低分子敏感，對低分子敏感，MwMw對高分子敏感對高分子敏感 粘均分子量粘均分子

9、量M ：=K( M ) ，可通過高分子溶液可通過高分子溶液的特性粘數(shù)的特性粘數(shù)測定。測定。 Z Z均分子量均分子量MzMz：按：按Z Z量統(tǒng)計平均，沒有具體的物理意義。量統(tǒng)計平均，沒有具體的物理意義。對單一純物質(zhì)：對單一純物質(zhì)： 對高聚物：對高聚物：三大材料中橡膠分子量最大三大材料中橡膠分子量最大高分子的力學三態(tài)（三態(tài)兩轉(zhuǎn)變）e eTTgTf玻璃態(tài)玻璃態(tài)高彈態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)粘流態(tài)粘流態(tài)粘流態(tài)TgTfET玻璃態(tài)玻璃態(tài)高彈態(tài)高彈態(tài)1. 玻璃態(tài)玻璃態(tài)：溫度：溫度低，低，鏈段被鏈段被“凍結(jié)凍結(jié)” ，只有小運動單元的運動。，只有小運動單元的運動。質(zhì)硬而脆，質(zhì)硬而脆，類似玻璃類似玻璃。受受力后，力后，形變形

10、變(e e)很很小小，彈性模量彈性模量(E)高高，外力去除形變恢復，外力去除形變恢復，普彈性普彈性。2. 玻璃化轉(zhuǎn)變玻璃化轉(zhuǎn)變Tg 玻璃態(tài)到高彈態(tài)的轉(zhuǎn)變玻璃態(tài)到高彈態(tài)的轉(zhuǎn)變 ，鏈段的運動被激發(fā)，形變增加，模量下降。，鏈段的運動被激發(fā)，形變增加，模量下降。3. 高彈態(tài)（橡膠高彈態(tài)（橡膠-彈性平臺區(qū)）彈性平臺區(qū)）：當：當T Tg，鏈段運動，鏈段運動, 受力后形變很大，模量低，外力去受力后形變很大，模量低，外力去除后形變恢復（可逆形變），聚合物表現(xiàn)出橡膠行為，呈現(xiàn)高彈性。高彈態(tài)是聚合物特除后形變恢復（可逆形變），聚合物表現(xiàn)出橡膠行為，呈現(xiàn)高彈性。高彈態(tài)是聚合物特有的力學狀態(tài)。高彈形變是鏈段運動使高分

11、子鏈發(fā)生伸展或卷曲運動的宏觀表現(xiàn)。有的力學狀態(tài)。高彈形變是鏈段運動使高分子鏈發(fā)生伸展或卷曲運動的宏觀表現(xiàn)。4. 粘彈轉(zhuǎn)變粘彈轉(zhuǎn)變Tf ：鏈段熱運動劇烈導致大分子的重心發(fā)生位移，聚合物呈現(xiàn)流動性，模量：鏈段熱運動劇烈導致大分子的重心發(fā)生位移，聚合物呈現(xiàn)流動性，模量再次下降。對應溫度為再次下降。對應溫度為Tf5. 粘流態(tài)粘流態(tài)：TTf，分子鏈運動，形變大且無法回復，模量低，與小分子液體類似。，分子鏈運動，形變大且無法回復，模量低，與小分子液體類似。TgTg是表征聚合物性能的一個重要指標，是表征聚合物性能的一個重要指標，塑料的最高使用溫度和塑料的最高使用溫度和橡膠的最低使用溫度。橡膠的最低使用溫度。

12、從分子運動的角度看，它是鏈段開始從分子運動的角度看，它是鏈段開始“凍結(jié)凍結(jié)”的溫度，因此的溫度，因此凡是凡是使鏈的柔性增加，使分子間作用力降低的結(jié)構(gòu)因素均導致使鏈的柔性增加，使分子間作用力降低的結(jié)構(gòu)因素均導致TgTg下降下降；凡是凡是導致鏈段的活動能力下降的因素均使導致鏈段的活動能力下降的因素均使TgTg升高升高。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及其影響因素玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及其影響因素 （1 1） 主鏈結(jié)構(gòu)（主鏈的柔順性）主鏈結(jié)構(gòu)（主鏈的柔順性）： 飽和主鏈飽和主鏈1.1.化學結(jié)構(gòu)的影響：化學結(jié)構(gòu)的影響：CH2OnSiOnCH3CH3CH2CH2n硅橡膠硅橡膠Tg = -123 聚甲醛聚甲醛Tg = -83 PE

13、 PE Tg=-68 主鏈上有芳環(huán)、芳雜環(huán)：主鏈上有芳環(huán)、芳雜環(huán)：OCOCOCH3CH3nOCH3CH3n聚碳酸酯（聚碳酸酯（PC）Tg=150Tg=150聚苯醚聚苯醚( (PPO）Tg=220Tg=220 主鏈上有孤立雙鍵時：主鏈上有孤立雙鍵時：CH2CHCHCH2nCH2CHCHCH2CCHH2yxCH2CHCH2nCCH3Tg=-105Tg=-105（順式）（順式）Tg=-83(Tg=-83(反式）反式）Tg=-73Tg=-73（順式）（順式）Tg=-60(Tg=-60(反式）反式）Tg=-61Tg=-61（2 2）取代基結(jié)構(gòu)：）取代基結(jié)構(gòu)：CH2CHFnCH2CHClnCH2CHCH3

14、nPP Tg=-20 PP Tg=-20 Tg=40 Tg=40 Tg=87 Tg=87 CH2CHCH3CH2CHn PE Tg=-68 PE Tg=-68 PP Tg=-20 PP Tg=-20 PS Tg=100 PS Tg=100 CH2CHH極性極性位阻位阻對稱性對稱性由于對稱性使極性部分相互抵消，柔性增加，由于對稱性使極性部分相互抵消，柔性增加， Tg Tg 下降。下降。PVC Tg=87PVC Tg=87C C聚偏二氯乙烯聚偏二氯乙烯PVDC Tg= -19PVDC Tg= -19C CPP Tg= -10PP Tg= -10C C聚異丁烯聚異丁烯 PIB Tg= -70PIB

15、Tg= -70C C CH2CCH3nCH3CH2CHCH3nCH2HCClnCH2CClnCl對稱性好對稱性好 TgTg小小(3)(3)構(gòu)型構(gòu)型順式順式Tg Tg 反式反式TgTg Poly(1,4-butadiene)Cis-Cis-順式順式, , T Tg g= -102= -102C C Trans-Trans-反式反式, , T Tg g= -48= -48C C nggMKTT)(T Tg g( ( ) ) 臨界分子量臨界分子量M Mc c時聚合物的時聚合物的T Tg gMMMMMMc c, T, Tg g與與M M無關(guān)無關(guān)分子量低的聚合物有更多的鏈末端分子量低的聚合物有更多的鏈末

16、端鏈末端比鏈中間部分有較大的自由體積鏈末端比鏈中間部分有較大的自由體積(4)(4)分子量分子量柔性柔性T Tg g(5) (5) 鏈間相互作用鏈間相互作用 極性極性： PP PP T Tg g=-18=-18C C PVC PVC T Tg g=87=87C C PAN PAN T Tg g=103=103C C氫鍵：氫鍵： 分子間氫鍵可使分子間氫鍵可使TgTg顯著提高。顯著提高。 聚辛二酸丁二酯聚辛二酸丁二酯 PA66PA66（分子間氫鍵）（分子間氫鍵） OCH2OCO2CH24CONHCH26CH24CONHCOTg= -70 Tg= -70 Tg= 50 Tg= 50 金屬離子：金屬離子

17、：聚合物合成中加入金屬離子形成含離子聚合物可使其聚合物合成中加入金屬離子形成含離子聚合物可使其TgTg大幅度上升。大幅度上升。 聚丙烯酸聚丙烯酸 Tg 106Tg 106 聚丙烯酸鈉聚丙烯酸鈉 Tg 280Tg 280 聚丙烯酸銅聚丙烯酸銅Tg 500Tg 500(6)(6)支化、交聯(lián)、結(jié)晶的影響支化、交聯(lián)、結(jié)晶的影響支化的影響支化的影響支化對支化對TgTg的影響來自于兩種方面的綜合作用：的影響來自于兩種方面的綜合作用：l（1 1）鏈末端數(shù)目增加鏈末端數(shù)目增加, ,有較大自由體積導致鏈段的活動性有較大自由體積導致鏈段的活動性增加；增加；l（2 2）支化點的形成使得鏈段的運動受阻；支化點的形成使

18、得鏈段的運動受阻； 一般來說一般來說，鏈末端對玻璃化溫度的影響要大于支化點的，鏈末端對玻璃化溫度的影響要大于支化點的影響，因此綜合作用的結(jié)果是影響，因此綜合作用的結(jié)果是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨支化度增加玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨支化度增加而下降。而下降。因為結(jié)晶聚合物中含有非結(jié)晶部分，因此仍有玻璃化因為結(jié)晶聚合物中含有非結(jié)晶部分，因此仍有玻璃化溫度，但是由于微晶的存在，使非晶部分鏈段的活動溫度，但是由于微晶的存在，使非晶部分鏈段的活動能力受到牽制，一般結(jié)晶聚合物的能力受到牽制，一般結(jié)晶聚合物的TgTg要高于非晶態(tài)同要高于非晶態(tài)同種聚合物的種聚合物的TgTg。 例如：例如：PETPET（聚對苯二甲酸乙二醇酯），對

19、于無定形（聚對苯二甲酸乙二醇酯），對于無定形PETPET的的TgTg6969，而結(jié)晶，而結(jié)晶PETPET的的TgTg81(81(結(jié)晶度結(jié)晶度50%)50%)，隨結(jié)晶度的增加，隨結(jié)晶度的增加TgTg也增加也增加. .結(jié)晶結(jié)晶100100結(jié)晶結(jié)晶, , 無非晶區(qū)無非晶區(qū), , 沒有玻璃化轉(zhuǎn)變沒有玻璃化轉(zhuǎn)變TgTgx x=Tg+ K=Tg+ Kx x 單位體積的交聯(lián)密度單位體積的交聯(lián)密度KxKx特征常數(shù)特征常數(shù)TgTg未交聯(lián)物未交聯(lián)物TgTg交聯(lián)物的交聯(lián)物的Tg Tg 與交聯(lián)的關(guān)系：與交聯(lián)的關(guān)系：當分子間存在化學交聯(lián)時，鏈段活動能力下降，當分子間存在化學交聯(lián)時，鏈段活動能力下降，Tg升高。升高。交聯(lián)

20、點密度愈高，交聯(lián)點密度愈高，Tg增加愈甚。增加愈甚。交聯(lián)交聯(lián) 一般增塑劑分子與高分子具有較強的親和力，會使鏈分子一般增塑劑分子與高分子具有較強的親和力，會使鏈分子間作用減弱間作用減弱 ( (屏蔽效應屏蔽效應) ) ，同時，增塑劑分子小，活動能，同時，增塑劑分子小，活動能力強，可提供鏈段運動的空間，因此力強，可提供鏈段運動的空間，因此TgTg下降，同時流動溫下降，同時流動溫度度T Tf f也會降低，因而加入增塑劑后可以降低成型溫度，并也會降低，因而加入增塑劑后可以降低成型溫度，并可改善制品的耐寒性?？筛纳浦破返哪秃?。例如：例如：純聚氯乙烯的純聚氯乙烯的TgTg7878，室溫下為硬塑性，可制成板

21、材，但加入，室溫下為硬塑性，可制成板材，但加入202040% 40% DOPDOP（鄰苯二甲酸二辛酯）之后，（鄰苯二甲酸二辛酯）之后，TgTg可降至可降至-30-30，室溫下呈高彈態(tài)。，室溫下呈高彈態(tài)。(7)(7)增塑劑或稀釋劑的影響增塑劑或稀釋劑的影響(8)(8)共聚的共聚的影響（內(nèi)增塑）影響（內(nèi)增塑）共聚：共聚物的共聚：共聚物的TgTg通常是介于均聚物的通常是介于均聚物的TgTg 之間，并與之間，并與共聚方法共聚方法共聚單體性質(zhì)共聚單體性質(zhì)單體的配比單體的配比有關(guān)。有關(guān)。1ABABWWTgTgTg無規(guī)共聚物無規(guī)共聚物TgTg與單體組分的關(guān)系：與單體組分的關(guān)系： 分別為共聚物分別為共聚物A,

22、B A,B 的質(zhì)量分數(shù)的質(zhì)量分數(shù) 分別為均聚物分別為均聚物A,BA,B的的Tg Tg ,WWBA,TgTgBA例如：苯乙烯例如：苯乙烯( (聚苯乙烯的聚苯乙烯的 Tg Tg 100)100)與丁二烯共聚后，由于在主鏈中與丁二烯共聚后，由于在主鏈中引入了柔性較大的丁二烯鏈，所以引入了柔性較大的丁二烯鏈，所以 Tg 下降。如果由于與第二組分共聚而下降。如果由于與第二組分共聚而使使TgTg下降，稱之為下降，稱之為“內(nèi)增塑作用內(nèi)增塑作用”因此可以通過共聚來調(diào)節(jié)因此可以通過共聚來調(diào)節(jié)T Tg g第二章第二章高分子材料的力學性能高分子材料的力學性能 高分子材料具有所有已知材料中高分子材料具有所有已知材料中

23、可變性范圍最寬可變性范圍最寬的力學性質(zhì)的力學性質(zhì)，包括從液體、軟橡膠態(tài)到剛性固體。然，包括從液體、軟橡膠態(tài)到剛性固體。然而，與金屬材料相比，而，與金屬材料相比，高分子材料對溫度和時間的依高分子材料對溫度和時間的依賴型要強烈得多賴型要強烈得多，表現(xiàn)為高分子材料的粘彈性。高分，表現(xiàn)為高分子材料的粘彈性。高分子材料的這種力學行為顯得復雜而有趣，為不同的應子材料的這種力學行為顯得復雜而有趣，為不同的應用提供了廣闊的選擇余地。用提供了廣闊的選擇余地。微觀結(jié)構(gòu)不同微觀結(jié)構(gòu)不同微觀結(jié)構(gòu)相同而凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)不同微觀結(jié)構(gòu)相同而凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)不同微觀結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)都相同微觀結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)都相同可有不同的宏觀物性可有不

24、同的宏觀物性可有不同的宏觀物性可有不同的宏觀物性可有不同的宏觀物性可有不同的宏觀物性分分 子子 運運 動動 的的 不不 同同結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)宏觀物性宏觀物性強度強度形變形變流動流動.分子運動分子運動分子運動與宏觀物性分子運動與宏觀物性39力學性能力學性能：彈性、塑性、硬度、韌度、強度：彈性、塑性、硬度、韌度、強度耐環(huán)境性能耐環(huán)境性能：耐腐蝕性、老化、抗輻照性：耐腐蝕性、老化、抗輻照性性能劃分性能劃分物理性能物理性能：熱學、磁學、電學、光學：熱學、磁學、電學、光學性能性能的劃分的劃分40力學性能：力學性能：材料在外加載荷作用下或載荷與環(huán)境聯(lián)合作用下所表現(xiàn)的行為材料在外

25、加載荷作用下或載荷與環(huán)境聯(lián)合作用下所表現(xiàn)的行為變形和斷裂。即材料抵抗外載引起變形和斷裂的能力。變形和斷裂。即材料抵抗外載引起變形和斷裂的能力。力學性能表征力學性能表征材料軟硬程度材料軟硬程度變形能力變形能力彈性、塑性彈性、塑性材料脆性材料脆性硬度硬度韌性韌性材料抵抗外力能力材料抵抗外力能力強度強度4142力學性能：高分子材料抵抗變形和斷裂的能力力學性能：高分子材料抵抗變形和斷裂的能力彈性彈性: :材料在外力作用下保持和恢復固有形狀和尺寸的能力材料在外力作用下保持和恢復固有形狀和尺寸的能力 塑性塑性: :是材料在外力作用下發(fā)生不可逆的永久變形的能力是材料在外力作用下發(fā)生不可逆的永久變形的能力強度

26、強度: :是材料對變形和斷裂的抗力是材料對變形和斷裂的抗力 壽命壽命: :是指材料在外力的長期或重復作用下抵抗損傷和失效是指材料在外力的長期或重復作用下抵抗損傷和失效 的能力的能力失效：失效：材料在載荷與環(huán)境作用下服役，無法抵抗變形和斷裂，材料在載荷與環(huán)境作用下服役，無法抵抗變形和斷裂，失去其預定的效能而損壞。失去其預定的效能而損壞。 常見的三大失效形式：常見的三大失效形式：磨損、腐蝕、斷裂磨損、腐蝕、斷裂 1. 玻璃態(tài)和結(jié)晶態(tài)玻璃態(tài)和結(jié)晶態(tài)聚合物（塑料）的聚合物（塑料）的力學性質(zhì)力學性質(zhì) 2. 高彈態(tài)聚合物的力學性質(zhì)高彈態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 3. 聚合物的力學松弛粘彈性聚合物的力學松弛粘彈性

27、1 玻璃態(tài)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 一、一、 描述力學性質(zhì)的基本物理量描述力學性質(zhì)的基本物理量 1. 應力與應變應力與應變 （1）應力：）應力：單位面積上的附加內(nèi)力，其值與單位面單位面積上的附加內(nèi)力，其值與單位面積上所受的外力相等。積上所受的外力相等。 （2）應變：）應變：當材料受到外力時，其幾何形狀和尺寸當材料受到外力時，其幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種變化稱為應變。將發(fā)生變化，這種變化稱為應變。 1 玻璃態(tài)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)根據(jù)材料受力的方式，將各向同性材料分為三類：根據(jù)材料受力的方式，將各向同性材料分為三類： a. 拉伸應

28、力和拉伸應變拉伸應力和拉伸應變 b. 剪切應力和剪切應變剪切應力和剪切應變 c. 圍壓力圍壓力和壓縮應變和壓縮應變 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 2. 彈性模量彈性模量 對于理想的彈性固體，應力與應變關(guān)系服從虎克定對于理想的彈性固體，應力與應變關(guān)系服從虎克定律：律：彈性模量彈性模量= =應力應力/ /應變應變 上述三種類型的彈性模量相應地為：上述三種類型的彈性模量相應地為： （1）楊氏模量：楊氏模量：E=/ （2）剪切模量：剪切模量：G=s/ （3）體積模量：體積模量：B=PV0/V 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 3. 機

29、械強度機械強度 機械強度是材料力學性能的重要指標，它是指材機械強度是材料力學性能的重要指標，它是指材料抵抗外力破壞的能力。料抵抗外力破壞的能力。機械強度的測試是參照國際機械強度的測試是參照國際標準和本國標準進行。標準和本國標準進行。1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 二、二、 幾種常用力學性能的指標幾種常用力學性能的指標 1. 拉伸強度拉伸強度 拉伸強度是在規(guī)定的試驗溫度、濕度和試驗速度下，在標準試樣上沿軸向施加拉伸載荷，直到試樣被拉斷為止。 拉伸強度拉伸強度=最大力最大力/（試樣寬度（試樣寬度試樣厚度）試樣厚度）mm1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶

30、態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 彎曲強度是在規(guī)定試驗條件下，對標準試樣施力。彎曲強度是在規(guī)定試驗條件下，對標準試樣施力。靜彎曲力矩直到試樣折斷為止靜彎曲力矩直到試樣折斷為止 。 2. 彎曲強度（撓曲強度）彎曲強度（撓曲強度） 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 沖擊強度是衡量材料沖擊強度是衡量材料韌性韌性的一種強度指標，表征材料抵的一種強度指標，表征材料抵抗沖擊載荷破壞的能力。通?？箾_擊載荷破壞的能力。通常定義為試樣受沖擊載荷而折斷定義為試樣受沖擊載荷而折斷時單位載面積所吸收的能量。時單位載面積所吸收的能量。 3. 沖擊強度沖擊強度 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與

31、結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 硬度是衡量材料表面抵抗機械壓力的能力的一種硬度是衡量材料表面抵抗機械壓力的能力的一種指標。常見的硬度有指標。常見的硬度有布氏、洛氏、和邵氏布氏、洛氏、和邵氏等名稱，通等名稱，通常布氏硬度最為常見。常布氏硬度最為常見。 4. 硬度硬度 三、三、 屈服現(xiàn)象屈服現(xiàn)象 1. 應力與應變曲線應力與應變曲線 玻璃態(tài)和結(jié)晶態(tài)高聚物的應力玻璃態(tài)和結(jié)晶態(tài)高聚物的應力-應變曲線應變曲線1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （1） B點以前是彈性部分，點以前是彈性部分，應力與應變成正比應力與應變成正比

32、，去，去除應力，材料可恢復原樣，不產(chǎn)生永久形變，由直線除應力，材料可恢復原樣，不產(chǎn)生永久形變，由直線的斜率可求出材料的彈性模量。的斜率可求出材料的彈性模量。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （2） B點以后，材料呈現(xiàn)塑性行為，去除應力，材點以后，材料呈現(xiàn)塑性行為，去除應力，材料無法復原，留有永久形變。料無法復原，留有永久形變。B點為屈服點點為屈服點，對應的，對應的應力稱為應力稱為屈服應力或屈服強度屈服應力或屈服強度。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 屈服點之后，屈服點之后，應力有所下降應力有所下降，在較小的負荷下即可產(chǎn)生形，在

33、較小的負荷下即可產(chǎn)生形變，稱為應變軟化。之后應力幾乎不變的情況下應變有很大變，稱為應變軟化。之后應力幾乎不變的情況下應變有很大程度的增加，最后應力又隨應變迅速增加，直到材料斷裂。程度的增加，最后應力又隨應變迅速增加，直到材料斷裂。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 四、四、幾類高聚物的拉伸行為幾類高聚物的拉伸行為 1. 玻璃態(tài)高聚物的拉伸玻璃態(tài)高聚物的拉伸 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （1）當當TTg是，應力與應變成正比，最后應變是，應力與應變成正比，最后應變不到不到10%就發(fā)生斷裂的（就發(fā)生斷裂的（曲線曲線），稱為），稱為

34、脆性斷裂脆性斷裂。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （2）當溫度稍升高些，但仍在當溫度稍升高些，但仍在Tg以下，以下，曲線曲線上出現(xiàn)了一上出現(xiàn)了一個屈服點個屈服點B，過了，過了B點，應力反而下降，試樣應變增大，繼續(xù)拉點，應力反而下降，試樣應變增大，繼續(xù)拉伸，試樣將發(fā)生斷裂，總的應變不超過伸，試樣將發(fā)生斷裂，總的應變不超過20%，稱為，稱為韌性斷裂。韌性斷裂。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （3）當溫度升高到當溫度升高到Tg以下幾十度范圍內(nèi)，如以下幾十度范圍內(nèi)，如曲線曲線，過，過了屈服點后，應力先降后升，應變增大很多，直到了屈

35、服點后，應力先降后升，應變增大很多，直到C點斷裂，點斷裂，C點的應力稱為斷裂應力，對應的應變稱為斷裂伸長率點的應力稱為斷裂應力，對應的應變稱為斷裂伸長率。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （4）當溫度升至當溫度升至Tg以上，試樣進入高彈態(tài)，在應力不大以上，試樣進入高彈態(tài)，在應力不大時，就可發(fā)生高彈形變，如時，就可發(fā)生高彈形變，如曲線曲線，無屈服點，而呈現(xiàn)一段，無屈服點，而呈現(xiàn)一段較長的平臺，直到試樣斷裂前，曲線又出現(xiàn)急劇的上升。較長的平臺，直到試樣斷裂前，曲線又出現(xiàn)急劇的上升。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 2. 結(jié)晶態(tài)高聚

36、物的拉伸結(jié)晶態(tài)高聚物的拉伸 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （1）應力隨應變線性增加，試樣被均勻的拉長，應力隨應變線性增加，試樣被均勻的拉長，伸長率可達百分之幾到十幾。伸長率可達百分之幾到十幾。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （2）到到B點后，被拉伸的試樣出現(xiàn)一個或幾個點后，被拉伸的試樣出現(xiàn)一個或幾個“細頸細頸”，細頸部長不斷擴展，直到整個試樣完全細變?yōu)橹梗谶@個細頸部長不斷擴展，直到整個試樣完全細變?yōu)橹?，在這個階段，應力變化不大，而應變增加幅度很大。階段，應力變化不大，而應變增加幅度很大。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性

37、質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （3）變?yōu)榧氼i的試樣重新被均勻拉伸，直到出現(xiàn)斷裂變?yōu)榧氼i的試樣重新被均勻拉伸，直到出現(xiàn)斷裂 。1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)比較玻璃態(tài)高聚物的拉伸與結(jié)晶態(tài)高聚物的拉伸相同點與區(qū)別比較玻璃態(tài)高聚物的拉伸與結(jié)晶態(tài)高聚物的拉伸相同點與區(qū)別 （1） 相同點：相同點：兩種拉伸過程都經(jīng)歷彈性變形，屈兩種拉伸過程都經(jīng)歷彈性變形，屈服（服（“成成頸頸”），發(fā)展大形變，應變硬化。斷裂前的大），發(fā)展大形變，應變硬化。斷裂前的大形變在室溫時都不能自發(fā)恢復，加熱后才能恢復原狀態(tài)。形變在室溫時都不能自發(fā)恢復，加熱后才能恢復原狀態(tài)。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚

38、合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （2） 不同點不同點： 冷拉溫度范圍不同冷拉溫度范圍不同a. 玻璃態(tài)高聚物拉伸溫度區(qū)間是：玻璃態(tài)高聚物拉伸溫度區(qū)間是：TbTgb. 結(jié)晶態(tài)高聚物拉伸溫度區(qū)間是：結(jié)晶態(tài)高聚物拉伸溫度區(qū)間是：TgTm1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 本質(zhì)差別本質(zhì)差別 a. 玻璃態(tài)高聚物只發(fā)生分子鏈的取向，不發(fā)生相變玻璃態(tài)高聚物只發(fā)生分子鏈的取向，不發(fā)生相變 b. 結(jié)晶態(tài)高聚物發(fā)生結(jié)晶的破壞，取向，再結(jié)晶。結(jié)晶態(tài)高聚物發(fā)生結(jié)晶的破壞，取向，再結(jié)晶。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 五、五、高聚物的強度與破

39、壞高聚物的強度與破壞 1. 脆性斷裂與韌性斷裂脆性斷裂與韌性斷裂 （1） 應力應力- -應變曲線：應變曲線：如果材料只發(fā)生普彈形變，在如果材料只發(fā)生普彈形變，在屈服之前就發(fā)生斷裂，則這種斷裂為脆性斷裂；如果材屈服之前就發(fā)生斷裂，則這種斷裂為脆性斷裂；如果材料發(fā)生屈服或高彈形變后才斷裂，則為料發(fā)生屈服或高彈形變后才斷裂，則為韌性斷裂韌性斷裂。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （2）斷裂能量）斷裂能量 ：以沖擊強度為以沖擊強度為2KJ/M2作為臨界指標。作為臨界指標。一般刻痕試樣的沖擊強度小于這一數(shù)值為脆性斷裂，大一般刻痕試樣的沖擊強度小于這一數(shù)值為脆性斷裂，大于

40、這一數(shù)值時為韌性斷裂。但這一指標并不是絕對的，于這一數(shù)值時為韌性斷裂。但這一指標并不是絕對的，例如玻璃纖維增強的聚酯塑料例如玻璃纖維增強的聚酯塑料，甚至在脆性破壞時也有，甚至在脆性破壞時也有很高的沖擊強度。很高的沖擊強度。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 2. 高聚物的理論強度高聚物的理論強度 從分子結(jié)構(gòu)的角度來看，高聚物的斷裂要破壞分子從分子結(jié)構(gòu)的角度來看，高聚物的斷裂要破壞分子內(nèi)的化學鍵，分子間的范德華力與氫鍵。內(nèi)的化學鍵，分子間的范德華力與氫鍵。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)

41、晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 3. 影響聚合物實際強度的因素影響聚合物實際強度的因素 影響聚合物實際強度的因素是比較多，也比較復影響聚合物實際強度的因素是比較多，也比較復雜，雜，但總的來說可分為兩類：但總的來說可分為兩類： 1. 與材料本身有關(guān)：與材料本身有關(guān)：聚合物的結(jié)構(gòu)、分子量及其分布、支聚合物的結(jié)構(gòu)、分子量及其分布、支化與交聯(lián)、結(jié)晶與取向、增塑與共混等；化與交聯(lián)、結(jié)晶與取向、增塑與共混等； 2. 與外界條件有關(guān)：與外界條件有關(guān)：溫度與濕度、氧化與老化、光照等；溫度與濕度、氧化與老化、光照等；1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （1） 高聚物的結(jié)構(gòu)高聚物的結(jié)構(gòu) 極性聚

42、合物比非極性聚合物有更大的分子間作用力，極性聚合物比非極性聚合物有更大的分子間作用力，因此在高分子鏈上引入極性基團將使材料的強度提高。因此在高分子鏈上引入極性基團將使材料的強度提高。 （a）極性和氫鍵極性和氫鍵1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 例如：例如：PE的拉伸強度的拉伸強度15-16MPa，而，而PVC的拉伸強的拉伸強度為度為50MPa。但是，從材料的韌性考慮，如果極性基。但是，從材料的韌性考慮，如果極性基團過密或取代基體積過大，不利于分子運動，雖然能團過密或取代基體積過大，不利于分子運動，雖然能使強度增大，但可能導致材料變脆。使強度增大，但可能導致材料變

43、脆。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 在高分子主鏈或側(cè)基上引入剛性基團，將使材料在高分子主鏈或側(cè)基上引入剛性基團，將使材料的模量升高，因此這類材料通常有較高的拉伸與彎曲的模量升高，因此這類材料通常有較高的拉伸與彎曲強度，但沖擊強度有所下降。強度，但沖擊強度有所下降。 （b）鏈的剛性鏈的剛性 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 隨著支化度的增加，使分子間距增加，分子間作用隨著支化度的增加，使分子間距增加，分子間作用力下降，因此材料的拉伸強度下降，但沖擊強度增加。力下降，因此材料的拉伸強度下降，但沖擊強度增加。 （3）支化支化 1 玻

44、璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 適度的交聯(lián)可有效增加分子鏈間的聯(lián)系，使分子適度的交聯(lián)可有效增加分子鏈間的聯(lián)系，使分子不易發(fā)生相對滑移。隨著交聯(lián)度的增加，往往不易發(fā)不易發(fā)生相對滑移。隨著交聯(lián)度的增加，往往不易發(fā)生大的形變，強度增大。例如：生大的形變，強度增大。例如：PE交聯(lián)后，拉伸強度交聯(lián)后，拉伸強度可提高一倍，沖擊強度可提高可提高一倍，沖擊強度可提高3-4倍。倍。 （4）交聯(lián)交聯(lián) 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 分子量低時，拉伸強度和沖擊強度都低，隨著分分子量低時，拉伸強度和沖擊強度都低，隨著分子量的增加，二者都會提高。但當分子量超

45、過一定的子量的增加，二者都會提高。但當分子量超過一定的數(shù)值后，拉伸強度的變化就不大了，而沖擊強度則繼數(shù)值后，拉伸強度的變化就不大了，而沖擊強度則繼續(xù)增大。續(xù)增大。 （5）分子量分子量 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 隨著結(jié)晶度的增加，拉伸強度也會增加，但如果隨著結(jié)晶度的增加，拉伸強度也會增加，但如果結(jié)晶度過大，就會使沖擊強度下降，導致材料變脆。結(jié)晶度過大，就會使沖擊強度下降，導致材料變脆。 （5）結(jié)晶與取向結(jié)晶與取向 取向可使材料的強度大幅度提高，在取向可使材料的強度大幅度提高，在合成纖維、合成纖維、薄膜、板材薄膜、板材的生產(chǎn)中，常利用取向來提高強度。的生產(chǎn)中

46、，常利用取向來提高強度。1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （2） 材料缺陷材料缺陷 一般認為高分子材料的實際強度與理論強度的巨一般認為高分子材料的實際強度與理論強度的巨大差距主要起因于大差距主要起因于材料內(nèi)部的應力分布不均勻材料內(nèi)部的應力分布不均勻，在材，在材料的缺陷部分的應力要遠遠超過應力的平均值，造成料的缺陷部分的應力要遠遠超過應力的平均值，造成應力集中現(xiàn)象應力集中現(xiàn)象。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 缺陷就是應力集中物，如缺陷就是應力集中物，如裂縫，空隙，銀紋，缺裂縫，空隙，銀紋，缺口，雜質(zhì)口，雜質(zhì)等。材料的破壞就是從這

47、些弱點開始。各種等。材料的破壞就是從這些弱點開始。各種材料缺陷存在在聚合物成型加工中是相當普通。材料缺陷存在在聚合物成型加工中是相當普通。1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) （3） 添加劑添加劑 增塑劑的加入對聚合物起了稀釋作用，使分子間增塑劑的加入對聚合物起了稀釋作用，使分子間相互作用力減弱，因而會使材料的相互作用力減弱，因而會使材料的拉伸強度下降，沖拉伸強度下降，沖擊強度提高。擊強度提高。 （a） 增塑劑增塑劑 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 固體填料和聚合物是不相容的，因此在聚合物中固體填料和聚合物是不相容的，因此在聚合物中

48、加入填料將形成多相復合材料。加入填料的目的是：加入填料將形成多相復合材料。加入填料的目的是： （2）填料（粉狀、纖維狀）填料（粉狀、纖維狀） 通過加入廉價填料以降低成本，這類填料一般只起通過加入廉價填料以降低成本，這類填料一般只起稀釋作用，稱為惰性填料，它將使材料的強度降低。稀釋作用，稱為惰性填料，它將使材料的強度降低。 1 玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì)玻璃態(tài)與結(jié)晶態(tài)聚合物的力學性質(zhì) 提高材料的強度，這類填料稱為活性填料，這時不把提高材料的強度，這類填料稱為活性填料，這時不把降低成本作為追求目標。復合材料的強度同填料本身的降低成本作為追求目標。復合材料的強度同填料本身的強度有關(guān)，也與填料與聚

49、合物的親和程度有關(guān)。強度有關(guān)，也與填料與聚合物的親和程度有關(guān)。 塑料的一般檢測項目 1拉伸性能：包括拉伸強度，最大力，拉伸性能：包括拉伸強度，最大力，斷裂伸長率等標準常見檢測項目斷裂伸長率等標準常見檢測項目2沖擊強度沖擊強度3熔體流動速率熔體流動速率4維卡軟化溫度維卡軟化溫度5. 灰分灰分6. 硬度：包括邵氏硬度：包括邵氏A和邵氏和邵氏D7. 老化試驗老化試驗8. 膨脹性能膨脹性能 試樣試樣準備和試驗方法：準備和試驗方法：GB/T 1040-2006 GB/T 1040-2006 塑料，拉伸性能的測定塑料，拉伸性能的測定GB/T 3682-2000 GB/T 3682-2000 熱塑性塑料熔體

50、質(zhì)量流動速率熱塑性塑料熔體質(zhì)量流動速率GB/T 1633-2000 GB/T 1633-2000 熱塑性塑料維卡軟化溫度（熱塑性塑料維卡軟化溫度（VST)VST)的測定的測定GB/T 2411-2008 GB/T 2411-2008 塑料盒硬橡膠塑料盒硬橡膠 使用硬度計測定壓痕硬度（邵氏）使用硬度計測定壓痕硬度（邵氏）GB/T 1842-2008 GB/T 1842-2008 塑料塑料 懸臂梁沖擊強度的測定懸臂梁沖擊強度的測定其它每種塑料單獨的標準等等。其它每種塑料單獨的標準等等。注塑機注塑機開煉機開煉機壓片機壓片機制樣機制樣機一，拉伸性能一，拉伸性能高分子聚合物具有所有已知材料中可變性范圍最

51、寬的力學性質(zhì)，高分子聚合物具有所有已知材料中可變性范圍最寬的力學性質(zhì)，這是由于高聚物由長鏈分子組成，分子運動具有明顯的松弛特這是由于高聚物由長鏈分子組成，分子運動具有明顯的松弛特性的緣故。如高聚物材料具有相當高的伸長率，一般性的緣故。如高聚物材料具有相當高的伸長率，一般PEPE的斷裂的斷裂伸長率在伸長率在9090950950（其中線性低密度聚乙烯（其中線性低密度聚乙烯LLDPELLDPE的伸長率的伸長率較高），通過特殊的制作工藝，部分材料的伸長率可在較高），通過特殊的制作工藝，部分材料的伸長率可在10001000之上，而普通高聚物材料的斷裂伸長率也多在之上，而普通高聚物材料的斷裂伸長率也多在5

52、050100100之之間。通常對材料的拉伸性能要求較高的有熱收縮膜以及拉伸膜間。通常對材料的拉伸性能要求較高的有熱收縮膜以及拉伸膜等。等。 拉伸試驗一般是將材料試樣兩端分別夾在兩個間隔一定拉伸試驗一般是將材料試樣兩端分別夾在兩個間隔一定距離的夾具上，兩夾具以一定的速度分離并拉伸試樣，距離的夾具上，兩夾具以一定的速度分離并拉伸試樣，測定試樣上的應力變化，直到試樣破壞為止。測定試樣上的應力變化，直到試樣破壞為止。拉伸強度拉伸強度=最大力最大力/（試樣寬度（試樣寬度試樣厚度）試樣厚度）mm實驗數(shù)據(jù)分析實驗數(shù)據(jù)分析拉伸的實驗數(shù)據(jù)可以反映材料的彈性，韌性，強度，拉伸的實驗數(shù)據(jù)可以反映材料的彈性，韌性，強

53、度，延展性等力學性能延展性等力學性能材料名稱材料名稱拉伸強度拉伸強度斷裂力斷裂力最大力最大力斷裂伸長率斷裂伸長率PVC3302PVC33025555699699222722272020PPPP3030650650123912392222LDPELDPE1010384384101101HDPEHDPE2222178178888888292292PAPA45451730173018501850620620透明透明ABSABS404011761176159415943333普通普通ABSABS4646728728181018106 6PSPS484810911091159215924 4PCPC55

54、55226022601313二，沖擊強度二，沖擊強度 高分子材料抗沖擊強度是指標準試樣受高速沖擊作用斷高分子材料抗沖擊強度是指標準試樣受高速沖擊作用斷裂時，單位斷面面積（或單位缺口長度）所消耗的能量。裂時，單位斷面面積（或單位缺口長度）所消耗的能量。它描述了高分子材料在高速沖擊作用下抵抗沖擊破壞的能它描述了高分子材料在高速沖擊作用下抵抗沖擊破壞的能力和材料的抗沖擊韌性，有重要工藝意義。但它不是材料力和材料的抗沖擊韌性，有重要工藝意義。但它不是材料基本常數(shù)，其量值與實驗方法和實驗條件有關(guān)?；境?shù)，其量值與實驗方法和實驗條件有關(guān)。 沖擊實驗時，有時在試樣上預置缺口，有時不加缺口。沖擊實驗時，有時

55、在試樣上預置缺口，有時不加缺口。有缺口試樣的抗沖強度遠小于無缺口試樣，原因在于有缺有缺口試樣的抗沖強度遠小于無缺口試樣，原因在于有缺口試樣已存在表觀裂紋，沖擊破壞吸收的能量主要用于裂口試樣已存在表觀裂紋，沖擊破壞吸收的能量主要用于裂紋擴展。紋擴展。 另外缺口本身有應力集中效應，缺口附近的高應力使局另外缺口本身有應力集中效應，缺口附近的高應力使局部材料變形增大，變形速率加快，材料發(fā)生韌部材料變形增大，變形速率加快，材料發(fā)生韌- -脆轉(zhuǎn)變，加脆轉(zhuǎn)變，加速破壞。缺口曲率半徑越小，應力集中效應越顯著，因此速破壞。缺口曲率半徑越小，應力集中效應越顯著，因此預置缺口必須按標準嚴格操作。預置缺口必須按標準嚴

56、格操作。沖擊試驗機沖擊試驗機缺口制樣機缺口制樣機沖擊彈性試驗儀沖擊彈性試驗儀材料名稱材料名稱沖擊強度沖擊強度PPPP8 8PSPS1616ASAS2121ABSABS2222PCPC三，熔體流動速率三，熔體流動速率熔體流動速率是表述塑料在一定溫度和壓力下熔體流動性的參數(shù)熔體流動速率是表述塑料在一定溫度和壓力下熔體流動性的參數(shù)(MFR)(MFR)，也指熔融指數(shù)（，也指熔融指數(shù)（MIMI，melt indexmelt index），是指在一定時間（），是指在一定時間（1010分鐘）內(nèi)、一定溫度及壓力（各種材料標準不同）下，融化成塑分鐘）內(nèi)、一定溫度及壓力（各種材料標準不同）下，融化成塑料流體，然后

57、通過一直徑為料流體，然后通過一直徑為2.1mm2.1mm圓管所流出的克（圓管所流出的克（g g）數(shù)。其值）數(shù)。其值越大，則表示塑料熔融狀態(tài)下流動性好，平均分子量低，制品的越大，則表示塑料熔融狀態(tài)下流動性好，平均分子量低，制品的強度也就低，加工流動性就越好；熔體流動速率小，則表示塑料強度也就低，加工流動性就越好；熔體流動速率小，則表示塑料熔融狀態(tài)下流動性差，平均分子量高，制品的強度也就高。熔融狀態(tài)下流動性差，平均分子量高，制品的強度也就高。 除了熔體質(zhì)量流動速率（除了熔體質(zhì)量流動速率（MFRMFR），還可以用熔體體積流動速率），還可以用熔體體積流動速率（MVRMVR）來進行測定。）來進行測定。熔

58、體流動速率儀熔體流動速率儀材料名材料名稱稱數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)PAPA3232PPPP6 6PSPS2 2ASAS2828ABSABS1414PCPC7 7四，維卡軟化溫度四，維卡軟化溫度維卡軟化溫度（維卡軟化溫度（Vicat Softening TemperatureVicat Softening Temperature）是將熱塑）是將熱塑性塑料放于液體傳熱介質(zhì)中，在一定的負荷和一定的等速升性塑料放于液體傳熱介質(zhì)中，在一定的負荷和一定的等速升溫條件下，試樣被溫條件下，試樣被1 1平方毫米的壓針頭壓入平方毫米的壓針頭壓入1 1毫米時的溫度，毫米時的溫度，對應的國標是對應的國標是GB1633-79GB163

59、3-79（目前已被（目前已被GB/T 1633-2000GB/T 1633-2000所代所代替）替）; ;維卡軟化溫度是評價材料耐熱性能，反映制品在受熱維卡軟化溫度是評價材料耐熱性能，反映制品在受熱條件下物理力學性能的指標之一。材料的維卡軟化溫度雖條件下物理力學性能的指標之一。材料的維卡軟化溫度雖不不能直接用于評價材料的實際使用溫度，但可以用來指導材料能直接用于評價材料的實際使用溫度，但可以用來指導材料的質(zhì)量控制。維卡軟化溫度越高，表明材料受熱時的尺寸穩(wěn)的質(zhì)量控制。維卡軟化溫度越高，表明材料受熱時的尺寸穩(wěn)定性越好，熱變形越小，即耐熱變形能力越好，剛性越大，定性越好，熱變形越小，即耐熱變形能力越

60、好，剛性越大，模量越高模量越高 。維卡軟化溫度測試儀維卡軟化溫度測試儀材料名材料名稱稱數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)PAPA101101PPPP101101PSPS102102ASAS112112ABSABS104104PCPC100100五，灰分五，灰分灰分是指一種物質(zhì)中的固體無機物的含量?？梢允前袡C物灰分是指一種物質(zhì)中的固體無機物的含量?？梢允前袡C物的無機物也可是不含有機物的無機物，可以是鍛燒后的殘留物的無機物也可是不含有機物的無機物，可以是鍛燒后的殘留物也可以是烘干后的剩余物。但灰分一定是某種物質(zhì)中的固體部也可以是烘干后的剩余物。但灰分一定是某種物質(zhì)中的固體部分而不是氣體或液體部分。分而不是氣體或液體