聚合物的屈服與斷裂

1、精選精選ppt1College of Materials Science and EngineeringLiaocheng University精選精選ppt2 聚合物的力學(xué)性能是其受力后的響應(yīng)，如形變大小、形變的聚合物的力學(xué)性能是其受力后的響應(yīng)，如形變大小、形變的可逆性及抗破損性能等?？赡嫘约翱蛊茡p性能等。在不同條件下聚合物表現(xiàn)出的力學(xué)行為：在不同條件下聚合物表現(xiàn)出的力學(xué)行為：強(qiáng)度強(qiáng)度：材料所能承受的最大載荷，表征了材料的受力極限，在材料所能承受的最大載荷，表征了材料的受力極限，在實(shí)際應(yīng)用中具有重要的意義。實(shí)際應(yīng)用中具有重要的意義。包括抗張強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、硬度。包括抗張強(qiáng)

2、度、沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、硬度。小外力作用下聚合物表現(xiàn)為：高彈性、粘彈性和流動(dòng)性小外力作用下聚合物表現(xiàn)為：高彈性、粘彈性和流動(dòng)性精選精選ppt3聚合物的應(yīng)力應(yīng)變曲線聚合物的應(yīng)力應(yīng)變曲線聚合物的屈服與強(qiáng)度聚合物的屈服與強(qiáng)度影響聚合物強(qiáng)度的因素影響聚合物強(qiáng)度的因素聚合物改性途徑和機(jī)理聚合物改性途徑和機(jī)理（自學(xué)（自學(xué)) )本章的主要內(nèi)容本章的主要內(nèi)容精選精選ppt4厚度厚度d d寬寬度度b bP P圖圖1 Instron 5569電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)（electronic material testing system）實(shí)驗(yàn)條件：一定溫度下；試樣在大外力實(shí)驗(yàn)條件：一定溫度下；

3、試樣在大外力F的作用下以一定拉伸速率拉伸。的作用下以一定拉伸速率拉伸。 溫度：非晶態(tài)聚合物溫度：非晶態(tài)聚合物Tb-Tg; 晶態(tài)聚合物：晶態(tài)聚合物： Tg-Tm。 8 8.1聚合物的拉伸行為聚合物的拉伸行為精選精選ppt5 8.1.1 8.1.1非晶態(tài)高聚物的應(yīng)力非晶態(tài)高聚物的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線非晶態(tài)高聚物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線0yBYBBy精選精選ppt60yBYBBY我們先對(duì)這條曲線定義幾個(gè)術(shù)語(yǔ)：我們先對(duì)這條曲線定義幾個(gè)術(shù)語(yǔ)： 2)Y點(diǎn)稱為點(diǎn)稱為“屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)”，“屈服應(yīng)力屈服應(yīng)力 y”和和“屈服伸長(zhǎng)屈服伸長(zhǎng)y”。 3）B點(diǎn)稱為點(diǎn)稱為“斷裂點(diǎn)斷裂點(diǎn)“， “斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度 b”和和“斷裂伸

4、長(zhǎng)率斷裂伸長(zhǎng)率 b”。 4)整個(gè)應(yīng)力整個(gè)應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積就是試樣的斷裂能。應(yīng)變曲線下的面積就是試樣的斷裂能。 A1） A點(diǎn)稱為點(diǎn)稱為“彈性極限點(diǎn)彈性極限點(diǎn)”， A 彈性極限應(yīng)變彈性極限應(yīng)變 ， A彈性極限應(yīng)力彈性極限應(yīng)力一、非晶態(tài)高聚物的應(yīng)力一、非晶態(tài)高聚物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線精選精選ppt7AAE從應(yīng)力從應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以看出：以一定速率單軸拉伸非晶態(tài)聚合物，應(yīng)變曲線可以看出：以一定速率單軸拉伸非晶態(tài)聚合物，其典型曲線可分成五個(gè)階段：其典型曲線可分成五個(gè)階段：彈性形變區(qū)，從直線的斜率可以求出楊氏模量，從分子機(jī)理彈性形變區(qū)，從直線的斜率可以求出楊氏模量，從分子機(jī)理來(lái)看，這一階段的普彈

5、性是由于高分子的鍵長(zhǎng)、鍵角和小的運(yùn)來(lái)看，這一階段的普彈性是由于高分子的鍵長(zhǎng)、鍵角和小的運(yùn)動(dòng)單元的變化引起的動(dòng)單元的變化引起的,移去外力后這部分形變會(huì)立即完全恢復(fù)。移去外力后這部分形變會(huì)立即完全恢復(fù)。精選精選ppt8AAE屈服（屈服（yield，又稱應(yīng)變軟化點(diǎn)）點(diǎn)，超過(guò)了此點(diǎn)，凍結(jié)的鏈，又稱應(yīng)變軟化點(diǎn)）點(diǎn)，超過(guò)了此點(diǎn)，凍結(jié)的鏈段開始運(yùn)動(dòng)。材料發(fā)生屈服，試樣的截面出現(xiàn)段開始運(yùn)動(dòng)。材料發(fā)生屈服，試樣的截面出現(xiàn)“細(xì)頸細(xì)頸”。此后。此后隨應(yīng)變?cè)龃?，?yīng)力不再增加反而有所下降隨應(yīng)變?cè)龃螅瑧?yīng)力不再增加反而有所下降應(yīng)變軟化。應(yīng)變軟化。細(xì)頸細(xì)頸:屈服時(shí)，試樣出現(xiàn)的局部變細(xì)的現(xiàn)象。屈服時(shí)，試樣出現(xiàn)的局部變細(xì)的現(xiàn)象。

6、精選精選ppt9AAE強(qiáng)迫高彈形變區(qū)（冷拉階段），隨拉伸不斷進(jìn)行，細(xì)頸沿試樣強(qiáng)迫高彈形變區(qū)（冷拉階段），隨拉伸不斷進(jìn)行，細(xì)頸沿試樣不斷擴(kuò)展直到整個(gè)試樣都變成細(xì)頸，材料出現(xiàn)較大變形。強(qiáng)迫高不斷擴(kuò)展直到整個(gè)試樣都變成細(xì)頸，材料出現(xiàn)較大變形。強(qiáng)迫高彈形變本質(zhì)上與高彈形變一樣，是鏈段的運(yùn)動(dòng)，但它是在外力作彈形變本質(zhì)上與高彈形變一樣，是鏈段的運(yùn)動(dòng)，但它是在外力作用下發(fā)生的。此時(shí)停止拉伸，去除外力形變不能恢復(fù)，但試樣加用下發(fā)生的。此時(shí)停止拉伸，去除外力形變不能恢復(fù)，但試樣加熱到熱到Tg附近的溫度時(shí)，形變可以緩慢恢復(fù)。附近的溫度時(shí)，形變可以緩慢恢復(fù)。精選精選ppt10強(qiáng)迫高彈形變產(chǎn)生的原因強(qiáng)迫高彈形變產(chǎn)生的

7、原因或或玻璃態(tài)下鏈段的運(yùn)動(dòng)是如何發(fā)生的？玻璃態(tài)下鏈段的運(yùn)動(dòng)是如何發(fā)生的？材料常數(shù)鏈段運(yùn)動(dòng)活化能EkTE exp0 松弛時(shí)間與應(yīng)力的關(guān)系：松弛時(shí)間與應(yīng)力的關(guān)系：由上式可見(jiàn)，由上式可見(jiàn)， 越大，越大， 越小，即外力降低了鏈段在外越小，即外力降低了鏈段在外力作用方向上的運(yùn)動(dòng)活化能，力作用方向上的運(yùn)動(dòng)活化能，因而縮短了沿力場(chǎng)方向的松因而縮短了沿力場(chǎng)方向的松弛時(shí)間，當(dāng)應(yīng)力增加致使鏈段運(yùn)動(dòng)松弛時(shí)間減小到與外力弛時(shí)間，當(dāng)應(yīng)力增加致使鏈段運(yùn)動(dòng)松弛時(shí)間減小到與外力作用時(shí)間同一數(shù)量級(jí)時(shí)，鏈段開始由蜷曲變?yōu)樯煺?，產(chǎn)生作用時(shí)間同一數(shù)量級(jí)時(shí)，鏈段開始由蜷曲變?yōu)樯煺梗a(chǎn)生強(qiáng)迫高彈變形。強(qiáng)迫高彈變形。精選精選ppt11 也

8、就是在也就是在外力外力的作用下，非晶聚合物中本來(lái)被凍結(jié)的鏈段的作用下，非晶聚合物中本來(lái)被凍結(jié)的鏈段被強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)，使高分子鏈發(fā)生伸展，產(chǎn)生大的形變。但由于聚被強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)，使高分子鏈發(fā)生伸展，產(chǎn)生大的形變。但由于聚合物仍處于玻璃態(tài)，當(dāng)外力移去后，鏈段不能再運(yùn)動(dòng)，形變也合物仍處于玻璃態(tài)，當(dāng)外力移去后，鏈段不能再運(yùn)動(dòng)，形變也就得不到回復(fù)，只有當(dāng)溫度升至就得不到回復(fù)，只有當(dāng)溫度升至T Tg g附近，使鏈段運(yùn)動(dòng)解凍，形附近，使鏈段運(yùn)動(dòng)解凍，形變才能復(fù)原。變才能復(fù)原。精選精選ppt12 處于玻璃態(tài)的非晶聚合物在拉伸過(guò)程中處于玻璃態(tài)的非晶聚合物在拉伸過(guò)程中屈服點(diǎn)后屈服點(diǎn)后產(chǎn)生產(chǎn)生的較大應(yīng)變，移去外力后形變不能回復(fù)

9、。若將試樣溫度的較大應(yīng)變，移去外力后形變不能回復(fù)。若將試樣溫度升到其升到其T Tg g附近，該形變則可完全回復(fù)，因此它在附近，該形變則可完全回復(fù)，因此它在本質(zhì)上本質(zhì)上仍屬高彈形變?nèi)詫俑邚椥巫?，并非粘流形變，是由高分子的，并非粘流形變，是由高分子的鏈段運(yùn)動(dòng)鏈段運(yùn)動(dòng)所引起的。所引起的。 這種形變稱為這種形變稱為強(qiáng)迫高彈形變又稱塑性形變強(qiáng)迫高彈形變又稱塑性形變強(qiáng)迫高彈形變的定義強(qiáng)迫高彈形變的定義精選精選ppt13相同點(diǎn)： 玻璃態(tài)聚合物在大應(yīng)力條件下發(fā)生的這種高彈形變本質(zhì)上與橡膠態(tài)聚合物的高彈形變是相同的，它們都是由鏈段運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的高彈形變。討論玻璃態(tài)聚合物的強(qiáng)迫高彈形變和橡膠高彈形變的異同討論玻璃態(tài)

10、聚合物的強(qiáng)迫高彈形變和橡膠高彈形變的異同：不同點(diǎn)：（1）橡膠的高彈形變發(fā)生在Tg溫度以上（橡膠態(tài)），鏈段本身就具有了運(yùn) 動(dòng)能力；因此在小應(yīng)力下就可以發(fā)生大形變；（2）橡膠的高彈形變當(dāng)外力去除后可以自動(dòng)回復(fù)。（3）玻璃態(tài)聚合物的高彈形變發(fā)生在Tg溫度以下（玻璃態(tài)），鏈段本身不 具備運(yùn)動(dòng)能力，只是在很大的應(yīng)力下使鏈段的運(yùn)動(dòng)解凍了，才可以發(fā) 生大形變，而且這種大形變只有當(dāng)加熱到Tg溫度附近時(shí)才可以回復(fù)。 精選精選ppt14AAE應(yīng)變硬化區(qū)，在應(yīng)力的持續(xù)作用下，大量的鏈段開始運(yùn)動(dòng)，應(yīng)變硬化區(qū)，在應(yīng)力的持續(xù)作用下，大量的鏈段開始運(yùn)動(dòng)，并沿外力方向取向，使材料產(chǎn)生大變形，鏈段的運(yùn)動(dòng)和取向并沿外力方向取向，

11、使材料產(chǎn)生大變形，鏈段的運(yùn)動(dòng)和取向最后導(dǎo)致了分子鏈取向排列，使強(qiáng)度提高。因此只有進(jìn)一步最后導(dǎo)致了分子鏈取向排列，使強(qiáng)度提高。因此只有進(jìn)一步增大應(yīng)力才使應(yīng)變進(jìn)一步發(fā)展，所以應(yīng)力又一次上升增大應(yīng)力才使應(yīng)變進(jìn)一步發(fā)展，所以應(yīng)力又一次上升“應(yīng)應(yīng)變硬化變硬化”。精選精選ppt15AAE斷裂斷裂試樣均勻形變，最后應(yīng)力超過(guò)了材料的斷裂強(qiáng)度，試樣均勻形變，最后應(yīng)力超過(guò)了材料的斷裂強(qiáng)度，試樣發(fā)生斷裂。試樣發(fā)生斷裂。精選精選ppt16ConclusionConclusion： 典型非結(jié)晶聚合物拉伸時(shí)形變經(jīng)歷普彈形變、應(yīng)變軟化典型非結(jié)晶聚合物拉伸時(shí)形變經(jīng)歷普彈形變、應(yīng)變軟化（屈服）、塑性形變（屈服）、塑性形變(pl

12、astic deformation(plastic deformation ) )（強(qiáng)迫高彈形強(qiáng)迫高彈形變變）、應(yīng)變硬化四個(gè)階段。）、應(yīng)變硬化四個(gè)階段。應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變曲線描述了材料在大外力作用下的形變規(guī)律。應(yīng)變曲線描述了材料在大外力作用下的形變規(guī)律。精選精選ppt17 聚合物的屈服強(qiáng)度聚合物的屈服強(qiáng)度（Y Y點(diǎn)強(qiáng)度）點(diǎn)強(qiáng)度）聚合物的屈服伸長(zhǎng)率聚合物的屈服伸長(zhǎng)率（Y點(diǎn)伸長(zhǎng)率）點(diǎn)伸長(zhǎng)率） 聚合物的楊氏模量聚合物的楊氏模量（OAOA段斜率）段斜率） 聚合物的斷裂強(qiáng)度聚合物的斷裂強(qiáng)度（B B點(diǎn)強(qiáng)度）點(diǎn)強(qiáng)度） 聚合物的斷裂伸長(zhǎng)率聚合物的斷裂伸長(zhǎng)率（B B點(diǎn)伸長(zhǎng)率）點(diǎn)伸長(zhǎng)率） 聚合物的斷裂韌性聚合物的斷裂

13、韌性（曲線下面積）（曲線下面積）從曲線上可得評(píng)價(jià)聚合物力學(xué)性能的參數(shù)從曲線上可得評(píng)價(jià)聚合物力學(xué)性能的參數(shù): :精選精選ppt18(1) (1) 溫度溫度a: TTg 脆斷脆斷b: TTg 屈服后斷屈服后斷c: T y溫度：溫度：TbTg補(bǔ)充：補(bǔ)充：精選精選ppt39（1 1）剪切帶是韌性聚合物在單向拉伸至屈服點(diǎn)時(shí)出）剪切帶是韌性聚合物在單向拉伸至屈服點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)的與拉伸方向成約現(xiàn)的與拉伸方向成約4545角傾斜的剪切滑移變形帶角傾斜的剪切滑移變形帶（2 2）剪切帶的厚度約）剪切帶的厚度約1 1m m，在剪切帶內(nèi)部，高分子，在剪切帶內(nèi)部，高分子鏈沿外力方向高度取向鏈沿外力方向高度取向剪切帶內(nèi)部沒(méi)有空隙

14、，剪切帶內(nèi)部沒(méi)有空隙，因此，形變過(guò)程沒(méi)有明顯的體積變化因此，形變過(guò)程沒(méi)有明顯的體積變化（3 3）剪切帶的產(chǎn)生與發(fā)展吸收了大量能量。同時(shí)，）剪切帶的產(chǎn)生與發(fā)展吸收了大量能量。同時(shí)，由于發(fā)生取向硬化，阻止了形變的進(jìn)一步發(fā)展由于發(fā)生取向硬化，阻止了形變的進(jìn)一步發(fā)展總結(jié)剪切帶的特點(diǎn)：總結(jié)剪切帶的特點(diǎn)：精選精選ppt40（1 1）定義：）定義：銀紋現(xiàn)象為聚合物所特有，是聚合物在張應(yīng)力作銀紋現(xiàn)象為聚合物所特有，是聚合物在張應(yīng)力作用下，于材料的某些薄弱部分出現(xiàn)應(yīng)力集中而產(chǎn)生局部的塑用下，于材料的某些薄弱部分出現(xiàn)應(yīng)力集中而產(chǎn)生局部的塑性形變和取向，以至在材料表面或內(nèi)部垂直于應(yīng)力方向上出性形變和取向，以至在材料

15、表面或內(nèi)部垂直于應(yīng)力方向上出現(xiàn)長(zhǎng)度為現(xiàn)長(zhǎng)度為100m100m，寬度為，寬度為10m10m左右，厚度為左右，厚度為1m1m的微細(xì)凹槽的微細(xì)凹槽現(xiàn)象?，F(xiàn)象。（2 2）特征：銀紋不是空的，銀紋體的密度為本體密度的）特征：銀紋不是空的，銀紋體的密度為本體密度的50%50%，折光指數(shù)也低于聚合物本體折光指數(shù)，因此在銀紋和本體之折光指數(shù)也低于聚合物本體折光指數(shù)，因此在銀紋和本體之間的界面上將對(duì)光線產(chǎn)生全反射現(xiàn)象，呈現(xiàn)銀光閃閃的紋路間的界面上將對(duì)光線產(chǎn)生全反射現(xiàn)象，呈現(xiàn)銀光閃閃的紋路（所以也稱（所以也稱應(yīng)力發(fā)白應(yīng)力發(fā)白），高度取向的高分子微纖），高度取向的高分子微纖加熱退火會(huì)加熱退火會(huì)使銀紋消失（發(fā)生解取向

16、）使銀紋消失（發(fā)生解取向）。銀紋進(jìn)一步發(fā)展銀紋進(jìn)一步發(fā)展裂縫裂縫脆性斷裂。脆性斷裂。2.2.銀紋屈服現(xiàn)象銀紋屈服現(xiàn)象精選精選ppt41銀銀紋紋的的擴(kuò)擴(kuò)展展中間分子中間分子鏈斷裂鏈斷裂擴(kuò)展擴(kuò)展形成裂紋形成裂紋精選精選ppt42（3 3）. .銀紋與裂縫的區(qū)別：裂縫是空的，內(nèi)部無(wú)聚合物；而裂銀紋與裂縫的區(qū)別：裂縫是空的，內(nèi)部無(wú)聚合物；而裂紋內(nèi)部并不是完全空的，含有紋內(nèi)部并不是完全空的，含有4040左右的聚合物仍然具有強(qiáng)度左右的聚合物仍然具有強(qiáng)度和粘彈現(xiàn)象稱為銀紋質(zhì)。銀紋處的密度低，折光指數(shù)低，故和粘彈現(xiàn)象稱為銀紋質(zhì)。銀紋處的密度低，折光指數(shù)低，故在界面上出現(xiàn)全反射現(xiàn)象。在界面上出現(xiàn)全反射現(xiàn)象。銀紋

17、具有可逆性，在壓力或者玻璃化溫度以上退火時(shí)可回縮銀紋具有可逆性，在壓力或者玻璃化溫度以上退火時(shí)可回縮或者愈合，再拉伸時(shí)，它會(huì)出現(xiàn)。如果再受到拉伸作用，會(huì)或者愈合，再拉伸時(shí)，它會(huì)出現(xiàn)。如果再受到拉伸作用，會(huì)變成裂縫，最后整個(gè)材料斷裂。變成裂縫，最后整個(gè)材料斷裂。精選精選ppt43張應(yīng)力作用下的聚合物局部區(qū)域的塑性形變。在應(yīng)力集中的區(qū)域張應(yīng)力作用下的聚合物局部區(qū)域的塑性形變。在應(yīng)力集中的區(qū)域分子鏈將受到較大的應(yīng)力，導(dǎo)致沿應(yīng)力方向高度取向，產(chǎn)生局部分子鏈將受到較大的應(yīng)力，導(dǎo)致沿應(yīng)力方向高度取向，產(chǎn)生局部的冷拉，由于局部的高度拉伸應(yīng)變（的冷拉，由于局部的高度拉伸應(yīng)變（10001000），造成了很大的橫

18、），造成了很大的橫向收縮，這種局部的收縮要大于材料整體的橫向收縮，結(jié)果在局向收縮，這種局部的收縮要大于材料整體的橫向收縮，結(jié)果在局部性的取向鏈?zhǔn)蚱瑢娱g形成一定的空的體積，并在表面上出現(xiàn)部性的取向鏈?zhǔn)蚱瑢娱g形成一定的空的體積，并在表面上出現(xiàn)凹槽。也可以發(fā)生在材料內(nèi)部形成內(nèi)銀紋。凹槽。也可以發(fā)生在材料內(nèi)部形成內(nèi)銀紋。另外：環(huán)境因素也可誘發(fā)銀紋。另外：環(huán)境因素也可誘發(fā)銀紋。（3 3）. .銀紋產(chǎn)生的機(jī)理：銀紋產(chǎn)生的機(jī)理：精選精選ppt444.4.產(chǎn)生銀紋的結(jié)果：產(chǎn)生銀紋的結(jié)果：銀紋可發(fā)展成裂縫，使材料的使用性能降低。銀紋可發(fā)展成裂縫，使材料的使用性能降低。銀紋的產(chǎn)生可以改善聚合物的力學(xué)性能，它在

19、產(chǎn)生時(shí)吸收銀紋的產(chǎn)生可以改善聚合物的力學(xué)性能，它在產(chǎn)生時(shí)吸收能量，提高了高聚物沖擊強(qiáng)度。能量，提高了高聚物沖擊強(qiáng)度。舉例：舉例：抗沖擊塑料：在塑料（抗沖擊塑料：在塑料（PSPS）中引入橡膠分散相（）中引入橡膠分散相（TgTg低，形成兩低，形成兩相體系且邊界黏著性好），橡膠顆粒在應(yīng)力的作用下除了本身相體系且邊界黏著性好），橡膠顆粒在應(yīng)力的作用下除了本身的形變外，還可以引起顆粒周圍的塑料相產(chǎn)生很多銀紋，銀紋的形變外，還可以引起顆粒周圍的塑料相產(chǎn)生很多銀紋，銀紋的產(chǎn)生和塑性形變，消耗了大量的沖擊能量同時(shí)由一個(gè)顆粒邊的產(chǎn)生和塑性形變，消耗了大量的沖擊能量同時(shí)由一個(gè)顆粒邊緣產(chǎn)生的銀紋可在附近的另一個(gè)橡膠

20、顆粒上終止，防止了銀紋緣產(chǎn)生的銀紋可在附近的另一個(gè)橡膠顆粒上終止，防止了銀紋發(fā)展成裂縫從而抑制了材料破壞起到增韌的作用。發(fā)展成裂縫從而抑制了材料破壞起到增韌的作用。下面總結(jié)：剪切和銀紋屈服的特點(diǎn)下面總結(jié)：剪切和銀紋屈服的特點(diǎn)精選精選ppt45銀紋和剪切帶均為分子鏈取向，吸收能量，呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象銀紋和剪切帶均為分子鏈取向，吸收能量，呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象一般情況下，材料既有銀紋屈服又有剪切屈服一般情況下，材料既有銀紋屈服又有剪切屈服主要區(qū)別主要區(qū)別剪切屈服剪切屈服銀紋屈服銀紋屈服材料形變材料形變材料形變大幾十材料形變大幾十幾幾百百%材料形變小材料形變小 10%應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征應(yīng)變曲線特征有明顯的屈服點(diǎn)

21、有明顯的屈服點(diǎn)無(wú)明顯的屈服點(diǎn)無(wú)明顯的屈服點(diǎn)材料體積材料體積體積不變體積不變體積增加體積增加應(yīng)力應(yīng)力剪切力剪切力張應(yīng)力張應(yīng)力結(jié)果結(jié)果強(qiáng)迫高彈形變強(qiáng)迫高彈形變裂縫裂縫精選精選ppt46如何區(qū)分?jǐn)嗔讶绾螀^(qū)分?jǐn)嗔研问?？形式？關(guān)鍵看屈服屈服前前斷脆脆性斷裂屈服后后斷韌韌性斷裂 8.3 8.3 聚合物的斷裂與強(qiáng)度聚合物的斷裂與強(qiáng)度精選精選ppt47脆性斷裂脆性斷裂：與材料的彈性響應(yīng)相聯(lián)系，在斷裂前試樣形變：與材料的彈性響應(yīng)相聯(lián)系，在斷裂前試樣形變均勻，斷裂時(shí)，裂紋迅速垂直于應(yīng)力方向，斷裂面不顯出均勻，斷裂時(shí)，裂紋迅速垂直于應(yīng)力方向，斷裂面不顯出明顯的推遲形變，明顯的推遲形變， 曲線是線性的，曲線是線性的，

22、 5%，形變的，形變的產(chǎn)生是由產(chǎn)生是由剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力引起的鏈段運(yùn)動(dòng)的結(jié)果引起的鏈段運(yùn)動(dòng)的結(jié)果精選精選ppt481. 1. 脆性斷裂與韌性斷裂脆性斷裂與韌性斷裂脆性斷裂脆性斷裂屈服前屈服前斷裂斷裂無(wú)塑性無(wú)塑性流動(dòng)流動(dòng)表面光滑表面光滑張應(yīng)力張應(yīng)力韌性斷裂韌性斷裂屈服后屈服后斷裂斷裂有塑性有塑性流動(dòng)流動(dòng)表面粗糙表面粗糙切應(yīng)力切應(yīng)力 試樣發(fā)生脆性或者韌性斷裂與材料組成有關(guān)，除此之外，試樣發(fā)生脆性或者韌性斷裂與材料組成有關(guān)，除此之外，同一材料是發(fā)生脆性或韌性斷裂還與溫度同一材料是發(fā)生脆性或韌性斷裂還與溫度T T 和拉伸速度和拉伸速度 有有關(guān)。關(guān)。精選精選ppt49 PS試樣脆性斷裂表面的電鏡照片試樣脆

23、性斷裂表面的電鏡照片 增韌改性增韌改性PVC韌性斷裂表面的韌性斷裂表面的SEM照片照片 脆性斷裂和韌性斷裂斷口形貌脆性斷裂和韌性斷裂斷口形貌 精選精選ppt50脆性斷裂脆性斷裂韌性斷裂韌性斷裂屈服屈服 - - 線線 b斷裂能斷裂能斷裂表面斷裂表面斷裂原因斷裂原因 比較脆性斷裂和韌性斷裂比較脆性斷裂和韌性斷裂精選精選ppt51脆韌轉(zhuǎn)變溫度脆韌轉(zhuǎn)變溫度 T Tb bTb脆化溫度，脆化點(diǎn)在一定速率下（不同溫在一定速率下（不同溫度）測(cè)定的斷裂應(yīng)力和度）測(cè)定的斷裂應(yīng)力和屈服應(yīng)力，作屈服應(yīng)力，作斷裂應(yīng)力斷裂應(yīng)力和和屈服應(yīng)力屈服應(yīng)力隨溫度的變隨溫度的變化曲線化曲線精選精選ppt52斷裂應(yīng)力斷裂應(yīng)力和和屈服應(yīng)

24、力屈服應(yīng)力誰(shuí)對(duì)應(yīng)變速率更敏感？誰(shuí)對(duì)應(yīng)變速率更敏感？因此，因此，脆韌轉(zhuǎn)變脆韌轉(zhuǎn)變將隨應(yīng)變速率增加而移向高溫，即在低應(yīng)變將隨應(yīng)變速率增加而移向高溫，即在低應(yīng)變速率時(shí)是韌性的材料，高應(yīng)變速率時(shí)將會(huì)發(fā)生脆性斷裂。速率時(shí)是韌性的材料，高應(yīng)變速率時(shí)將會(huì)發(fā)生脆性斷裂。精選精選ppt53T TbT Tb b越低材料韌性越越低材料韌性越好好對(duì)材料一般使用溫度一般使用溫度為哪一段？精選精選ppt542.影響聚合物強(qiáng)度性能的因素影響聚合物強(qiáng)度性能的因素凡是有利于提高材料的彈性模量、有利于增加斷裂過(guò)程的表面凡是有利于提高材料的彈性模量、有利于增加斷裂過(guò)程的表面功和增加分子穩(wěn)定性的因素，都使材料的強(qiáng)度提高；凡是使材功和

25、增加分子穩(wěn)定性的因素，都使材料的強(qiáng)度提高；凡是使材料形成弱點(diǎn)而增加應(yīng)力分布的不均勻性的因素，都使材料的強(qiáng)料形成弱點(diǎn)而增加應(yīng)力分布的不均勻性的因素，都使材料的強(qiáng)度下降。度下降。聚合物材料內(nèi)在結(jié)構(gòu)因素：一次結(jié)構(gòu)、二次結(jié)構(gòu)和三次結(jié)構(gòu)三聚合物材料內(nèi)在結(jié)構(gòu)因素：一次結(jié)構(gòu)、二次結(jié)構(gòu)和三次結(jié)構(gòu)三個(gè)方面進(jìn)行討論。個(gè)方面進(jìn)行討論。外在因素：溫度、外力作用速度。外在因素：溫度、外力作用速度。精選精選ppt55一、一次結(jié)構(gòu)：一、一次結(jié)構(gòu)：鏈節(jié)含有強(qiáng)極性基團(tuán)或氫鍵的基團(tuán)使得分子間作用力增大，鏈節(jié)含有強(qiáng)極性基團(tuán)或氫鍵的基團(tuán)使得分子間作用力增大，拉伸強(qiáng)度提高拉伸強(qiáng)度提高聚合物聚合物PPPVCN-610N-66強(qiáng)度強(qiáng)度Pa

26、2528506183鏈節(jié)的極性對(duì)鏈節(jié)的極性對(duì)polymerpolymer強(qiáng)度的影響強(qiáng)度的影響精選精選ppt56交聯(lián)：適當(dāng)交聯(lián)，總是提高聚合物的強(qiáng)度，但如果交交聯(lián)：適當(dāng)交聯(lián)，總是提高聚合物的強(qiáng)度，但如果交聯(lián)度太大，會(huì)使其脆性太大而失去應(yīng)用價(jià)值。聯(lián)度太大，會(huì)使其脆性太大而失去應(yīng)用價(jià)值。交聯(lián)劑當(dāng)量濃度交聯(lián)劑當(dāng)量濃度0.10.31.02.53.58.0斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度Pa6.471621.716.46.784.6 隨著極性基團(tuán)或氫鍵隨著極性基團(tuán)或氫鍵 ，強(qiáng)度，強(qiáng)度 ，但密度大，阻礙鏈，但密度大，阻礙鏈段的運(yùn)動(dòng)，不能產(chǎn)生強(qiáng)迫高彈形變段的運(yùn)動(dòng)，不能產(chǎn)生強(qiáng)迫高彈形變脆性斷裂脆性斷裂精選精選ppt57空間立構(gòu)

27、：結(jié)構(gòu)規(guī)整和等規(guī)度高的聚合物因結(jié)晶而強(qiáng)度提高空間立構(gòu)：結(jié)構(gòu)規(guī)整和等規(guī)度高的聚合物因結(jié)晶而強(qiáng)度提高。無(wú)規(guī)立構(gòu)含量對(duì)無(wú)規(guī)立構(gòu)含量對(duì)PPPP性能影響性能影響無(wú)規(guī)立構(gòu)含量無(wú)規(guī)立構(gòu)含量抗張強(qiáng)度抗張強(qiáng)度Pa2.034.53.532.56.429精選精選ppt58Conclution：交聯(lián)、結(jié)晶、增加鏈的剛性（分子鏈本身的剛性加上交聯(lián)、結(jié)晶、增加鏈的剛性（分子鏈本身的剛性加上分子間相互作用力）有利于聚合物強(qiáng)度和耐熱性的提分子間相互作用力）有利于聚合物強(qiáng)度和耐熱性的提高。高。精選精選ppt59支化：支化破壞了鏈的規(guī)整性結(jié)晶度降低，還增加了分子支化：支化破壞了鏈的規(guī)整性結(jié)晶度降低，還增加了分子間的距離分子間力減

28、小，都使強(qiáng)度降低。但是韌性有所提高。間的距離分子間力減小，都使強(qiáng)度降低。但是韌性有所提高。聚合物聚合物抗張強(qiáng)度抗張強(qiáng)度 b(%)支化程度支化程度LDPE715300支化多支化多HDPE212760支化少支化少 支化度對(duì)聚合物力學(xué)性能的影響支化度對(duì)聚合物力學(xué)性能的影響精選精選ppt60二、二次結(jié)構(gòu)：二、二次結(jié)構(gòu)： 鏈的剛性鏈的剛性 高分子鏈剛性高分子鏈剛性增加，聚合物強(qiáng)度增加，韌性下降，像主增加，聚合物強(qiáng)度增加，韌性下降，像主鏈含有芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物其強(qiáng)度和模量比脂肪族主鏈高。鏈含有芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)的聚合物其強(qiáng)度和模量比脂肪族主鏈高。主鏈上含有大的側(cè)基，剛性大。主鏈上含有大的側(cè)基，剛性大。如如PE 2

29、4.5N/m2，PS 35.260N/m2， PET 80N/m2精選精選ppt61分子量與分子量分布：分子量與分子量分布：分子量是對(duì)高分子材料力學(xué)性能（包括強(qiáng)度、彈性、韌性）分子量是對(duì)高分子材料力學(xué)性能（包括強(qiáng)度、彈性、韌性）起決定性作用的結(jié)構(gòu)參數(shù)。起決定性作用的結(jié)構(gòu)參數(shù)。強(qiáng)強(qiáng)度度分子量分子量斷裂強(qiáng)度。，nMBA當(dāng)分子量很小時(shí)，強(qiáng)度隨著分子量增加而增加，當(dāng)分子量很小時(shí)，強(qiáng)度隨著分子量增加而增加，當(dāng)分子量大到一定值，強(qiáng)度與分子量無(wú)關(guān)。當(dāng)分子量大到一定值，強(qiáng)度與分子量無(wú)關(guān)。精選精選ppt62 聚合物的沖擊強(qiáng)度隨著分子量的增大而增大。一般認(rèn)為聚合物的沖擊強(qiáng)度隨著分子量的增大而增大。一般認(rèn)為分子量分

30、布寬時(shí)，強(qiáng)度明顯下降，這是因?yàn)榈头肿恿康奈镔|(zhì)相分子量分布寬時(shí)，強(qiáng)度明顯下降，這是因?yàn)榈头肿恿康奈镔|(zhì)相當(dāng)于增塑劑的緣故。分子量分布窄時(shí)剛好相反。當(dāng)于增塑劑的緣故。分子量分布窄時(shí)剛好相反。理論解釋：理論解釋： 強(qiáng)度是由強(qiáng)度是由分子間作用力和化學(xué)鍵決定分子間作用力和化學(xué)鍵決定，分子間作用力具有，分子間作用力具有加和性，隨著分子量的增加加和性，隨著分子量的增加對(duì)應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響對(duì)應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響增加，當(dāng)增加，當(dāng)分子量小時(shí)分子間作用力小于化學(xué)鍵，破壞發(fā)生在分子間，分子量小時(shí)分子間作用力小于化學(xué)鍵，破壞發(fā)生在分子間，當(dāng)分子量大到比化學(xué)鍵大時(shí)，破壞發(fā)生在化學(xué)鍵上，強(qiáng)度與當(dāng)分子量大到比化學(xué)鍵大時(shí)，破壞發(fā)生

31、在化學(xué)鍵上，強(qiáng)度與分子量無(wú)關(guān)分子量無(wú)關(guān)精選精選ppt63三、三次結(jié)構(gòu)：三、三次結(jié)構(gòu)：結(jié)晶度增加，強(qiáng)度增加韌性下降以結(jié)晶度增加，強(qiáng)度增加韌性下降以PE為例。為例。 表表8 8 聚乙烯強(qiáng)度與結(jié)晶度的關(guān)系聚乙烯強(qiáng)度與結(jié)晶度的關(guān)系結(jié)晶度結(jié)晶度（）（）657585斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度14.41825斷裂伸長(zhǎng)斷裂伸長(zhǎng)500300100精選精選ppt64晶體尺寸：晶體尺寸：表表9 PP球晶尺寸與力學(xué)性能的關(guān)系球晶尺寸與力學(xué)性能的關(guān)系球晶尺寸球晶尺寸（ m）抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度（N/m2）斷裂伸斷裂伸長(zhǎng)長(zhǎng)(%)1030050020225253012525小球晶：小球晶： y 、 t 、斷裂伸長(zhǎng)率高。、斷裂伸長(zhǎng)率高。大

32、球晶：下降大球晶：下降圖圖22 球晶大小對(duì)應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響球晶大小對(duì)應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響精選精選ppt65結(jié)晶形態(tài)：同一類聚合物，伸直鏈強(qiáng)度最大，串晶次之，結(jié)晶形態(tài)：同一類聚合物，伸直鏈強(qiáng)度最大，串晶次之，球晶最小。球晶最小。取向：可使材料強(qiáng)度提高幾倍幾十倍，對(duì)纖維和薄膜，取取向：可使材料強(qiáng)度提高幾倍幾十倍，對(duì)纖維和薄膜，取向是提高性能必不可少的措施。向是提高性能必不可少的措施。原因：取向后分子沿外力的方向有序排列，斷裂時(shí)主價(jià)鍵原因：取向后分子沿外力的方向有序排列，斷裂時(shí)主價(jià)鍵比例增大，而使聚合物強(qiáng)度提高。比例增大，而使聚合物強(qiáng)度提高。注意：當(dāng)外力與取向方向平行，強(qiáng)度高，垂直，強(qiáng)度低。注意：當(dāng)

33、外力與取向方向平行，強(qiáng)度高，垂直，強(qiáng)度低。應(yīng)力集中應(yīng)力集中: :高聚物由于下列原因產(chǎn)生應(yīng)力集中，盡管試高聚物由于下列原因產(chǎn)生應(yīng)力集中，盡管試樣受力沒(méi)有達(dá)到破壞的程度，但是局部應(yīng)力集中可以超過(guò)樣受力沒(méi)有達(dá)到破壞的程度，但是局部應(yīng)力集中可以超過(guò)聚合物的強(qiáng)度。使強(qiáng)度降低。聚合物的強(qiáng)度。使強(qiáng)度降低。精選精選ppt66幾何尺寸的不連續(xù)：空口，空隙，銀紋，溝槽等幾何尺寸的不連續(xù)：空口，空隙，銀紋，溝槽等材料的不連續(xù)：雜質(zhì)材料的不連續(xù)：雜質(zhì)負(fù)荷的不連續(xù)：掛一個(gè)重物，載體上各處受力的程度不同，負(fù)荷的不連續(xù)：掛一個(gè)重物，載體上各處受力的程度不同，掛的地方首先破壞。掛的地方首先破壞。為了提高強(qiáng)度，必須消除應(yīng)力集中

34、，如人們將纖維作的很細(xì)，為了提高強(qiáng)度，必須消除應(yīng)力集中，如人們將纖維作的很細(xì)，以消除缺陷，裂紋。以消除缺陷，裂紋。裂紋形狀的影響：裂縫越尖，應(yīng)力集中越嚴(yán)重，強(qiáng)度越低裂紋形狀的影響：裂縫越尖，應(yīng)力集中越嚴(yán)重，強(qiáng)度越低一般認(rèn)為：裂縫一般認(rèn)為：裂縫橢圓橢圓圓圓加工方式的影響：將結(jié)晶聚合物淬冷或者加入成核劑，得加工方式的影響：將結(jié)晶聚合物淬冷或者加入成核劑，得到小而多的晶體，抗張強(qiáng)度提高，沖擊強(qiáng)度提高。如到小而多的晶體，抗張強(qiáng)度提高，沖擊強(qiáng)度提高。如PP脆，脆，但是加入成核劑，韌性增大，還有用熱處理可以提高強(qiáng)度。但是加入成核劑，韌性增大，還有用熱處理可以提高強(qiáng)度。精選精選ppt67增塑劑的影響：增塑劑

35、的影響： 抗張強(qiáng)度降低，沖擊性能提高?？箯垙?qiáng)度降低，沖擊性能提高。原因：能夠同聚合物相容的小分子，是使分子鏈之間的原因：能夠同聚合物相容的小分子，是使分子鏈之間的相互作用減弱，分子鏈活動(dòng)性增加。從而使材料的拉伸相互作用減弱，分子鏈活動(dòng)性增加。從而使材料的拉伸強(qiáng)度下降，沖擊強(qiáng)度升高。強(qiáng)度下降，沖擊強(qiáng)度升高。精選精選ppt68解決的方法：將丁二烯氣體注入解決的方法：將丁二烯氣體注入PVC粉末中，用粉末中，用60Co輻輻照，丁二烯就像樹枝一樣接在照，丁二烯就像樹枝一樣接在PVC主干上。在主干上。在30時(shí)其時(shí)其強(qiáng)度比通常強(qiáng)度比通常PVC大大50倍以上倍以上共聚和共混的影響：共聚和共混的影響： 如如PS

36、很脆，但是與丙烯腈共聚所得聚合物的抗張很脆，但是與丙烯腈共聚所得聚合物的抗張強(qiáng)度沖擊強(qiáng)度都提高。若進(jìn)一步與丁二烯聚合，得到抗強(qiáng)度沖擊強(qiáng)度都提高。若進(jìn)一步與丁二烯聚合，得到抗沖擊強(qiáng)度很高的沖擊強(qiáng)度很高的ABS 樹脂樹脂PVCPVC的低溫性能很差，容易發(fā)脆的低溫性能很差，容易發(fā)脆精選精選ppt69四、外力作用速度和溫度的影響。四、外力作用速度和溫度的影響。高分子鏈運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，有明顯的時(shí)間、溫度依賴性松弛高分子鏈運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，有明顯的時(shí)間、溫度依賴性松弛特性，所以外力作用速度和溫度對(duì)強(qiáng)度有明顯的影響特性，所以外力作用速度和溫度對(duì)強(qiáng)度有明顯的影響。Conclution：隨溫度的降低或拉伸速率的提高，：隨

37、溫度的降低或拉伸速率的提高， t 、 y、 E增大，增大， 斷裂伸長(zhǎng)率減少，聚合物的破壞方式斷裂伸長(zhǎng)率減少，聚合物的破壞方式由韌性趨向脆性破壞由韌性趨向脆性破壞精選精選ppt70A A、考慮分子結(jié)構(gòu)因素、考慮分子結(jié)構(gòu)因素極性基團(tuán)或氫鍵極性基團(tuán)或氫鍵主鏈上含芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)主鏈上含芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)適度的交聯(lián)適度的交聯(lián)結(jié)晶度大結(jié)晶度大取向好取向好拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度 t t加入增塑劑加入增塑劑缺陷存在缺陷存在 精選精選ppt71B、考慮外界因素溫度高溫度高應(yīng)變速率大應(yīng)變速率大拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度 t 精選精選ppt72Discussion極性基團(tuán)或氫鍵極性基團(tuán)或氫鍵有支鏈結(jié)構(gòu)有支鏈結(jié)構(gòu)適度交聯(lián)適度交聯(lián)結(jié)晶度大結(jié)晶度大

38、雙軸取向雙軸取向加入增塑劑加入增塑劑韌性韌性 精選精選ppt73外界因素溫度高溫度高應(yīng)變速率大應(yīng)變速率大沖擊強(qiáng)度i 即韌性 精選精選ppt748.4.1 增強(qiáng)增強(qiáng) Reinforcement活性粒子（活性粒子（ Powder）纖維纖維 Fiber液晶液晶 Liquid Crystal碳黑碳黑 ，SiO2Glass fiber, Carbon fiberPolyesterFiller填料填料增增 強(qiáng)強(qiáng) 途途 徑徑 （物理方法）（物理方法） 8.4 8.4 聚合物的增強(qiáng)與增韌聚合物的增強(qiáng)與增韌精選精選ppt75 填料同聚合物不相容，因此形成多相復(fù)合材料。加入填料填料同聚合物不相容，因此形成多相復(fù)合

39、材料。加入填料的目的：的目的：活性填料活性填料：提高材料的強(qiáng)度。：提高材料的強(qiáng)度。 增強(qiáng)效果主要取決于填料的種類、尺寸、用量、增強(qiáng)效果主要取決于填料的種類、尺寸、用量、表面表面性質(zhì)（親和性）性質(zhì)（親和性）以及填料在高分子基材中的分散狀況以及填料在高分子基材中的分散狀況惰性填料惰性填料：加入廉價(jià)的填料降低成本。稀釋作用，使材料強(qiáng)加入廉價(jià)的填料降低成本。稀釋作用，使材料強(qiáng)度降低。度降低。1 1、粉狀填料增強(qiáng)、粉狀填料增強(qiáng)精選精選ppt76粉狀填料：粉狀填料：木粉，碳黑，輕質(zhì)二氧化硅，碳酸鎂，氧化鋅同某些塑料和橡膠復(fù)合，可木粉，碳黑，輕質(zhì)二氧化硅，碳酸鎂，氧化鋅同某些塑料和橡膠復(fù)合，可顯著改善性能。

40、顯著改善性能。例如：木粉加入例如：木粉加入酚醛樹脂酚醛樹脂，可在很大范圍內(nèi)不降低拉伸強(qiáng)度，而大幅度提，可在很大范圍內(nèi)不降低拉伸強(qiáng)度，而大幅度提高沖擊強(qiáng)度。原因：木粉吸收了一部分沖擊能量而起到阻尼的作用。高沖擊強(qiáng)度。原因：木粉吸收了一部分沖擊能量而起到阻尼的作用。 天然橡膠天然橡膠中添加中添加20的膠體碳黑，拉伸強(qiáng)度可從的膠體碳黑，拉伸強(qiáng)度可從16MPa,提高到提高到20MPa。 丁苯橡膠丁苯橡膠由于不能結(jié)晶，強(qiáng)度只有由于不能結(jié)晶，強(qiáng)度只有3.5MPa，加入碳黑后，補(bǔ)強(qiáng)效果明顯，加入碳黑后，補(bǔ)強(qiáng)效果明顯，可達(dá)可達(dá)2225MPa接近天然橡膠的水平。接近天然橡膠的水平。精選精選ppt77補(bǔ)強(qiáng)原理：填

41、料活性表面（補(bǔ)強(qiáng)原理：填料活性表面（羧基、酚基、醌基羧基、酚基、醌基）同聚合物作用產(chǎn)生了）同聚合物作用產(chǎn)生了附加的交聯(lián)結(jié)構(gòu)因此加入填料的增強(qiáng)效果同其在聚合物中浸潤(rùn)性關(guān)系附加的交聯(lián)結(jié)構(gòu)因此加入填料的增強(qiáng)效果同其在聚合物中浸潤(rùn)性關(guān)系很大，浸潤(rùn)性越大，補(bǔ)強(qiáng)越明顯。很大，浸潤(rùn)性越大，補(bǔ)強(qiáng)越明顯。舉例：親油的碳黑對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)比普通的碳粉好的多。舉例：親油的碳黑對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)比普通的碳粉好的多。圖圖23 化學(xué)交聯(lián)與物理交聯(lián)示意圖化學(xué)交聯(lián)與物理交聯(lián)示意圖 上圖：化學(xué)交聯(lián)上圖：化學(xué)交聯(lián) 下圖：物理吸附下圖：物理吸附這些活性基團(tuán)與橡膠大分子鏈接觸，會(huì)發(fā)生這些活性基團(tuán)與橡膠大分子鏈接觸，會(huì)發(fā)生物理的或化學(xué)的吸附。吸

42、附有多條大分子鏈物理的或化學(xué)的吸附。吸附有多條大分子鏈的炭黑粒子具有均勻分布應(yīng)力的作用，當(dāng)其的炭黑粒子具有均勻分布應(yīng)力的作用，當(dāng)其中某一條大分子鏈?zhǔn)艿綉?yīng)力時(shí)，可通過(guò)炭黑中某一條大分子鏈?zhǔn)艿綉?yīng)力時(shí)，可通過(guò)炭黑粒子將應(yīng)力傳遞到其他分子鏈上，使應(yīng)力分粒子將應(yīng)力傳遞到其他分子鏈上，使應(yīng)力分散。而且即便發(fā)生某一處網(wǎng)鏈斷裂，由于炭散。而且即便發(fā)生某一處網(wǎng)鏈斷裂，由于炭黑粒子的黑粒子的“類交聯(lián)類交聯(lián)”作用，其他分子鏈仍能作用，其他分子鏈仍能承受應(yīng)力，不致迅速危及整體，降低發(fā)生斷承受應(yīng)力，不致迅速危及整體，降低發(fā)生斷裂的可能性而起增強(qiáng)作用。裂的可能性而起增強(qiáng)作用。精選精選ppt78粉料用表面活性物質(zhì)如脂肪粉料

43、用表面活性物質(zhì)如脂肪酸、樹脂酸處理，或用鈦酸酸、樹脂酸處理，或用鈦酸酯、硅烷等偶聯(lián)劑處理，或酯、硅烷等偶聯(lián)劑處理，或在填料粒子表面化學(xué)接枝大在填料粒子表面化學(xué)接枝大分子等都有很好的效果。分子等都有很好的效果。精選精選ppt792 2、纖維增強(qiáng)、纖維增強(qiáng)纖維狀填料纖維狀填料：棉，麻，絲，等天然纖維，玻璃纖維，碳：棉，麻，絲，等天然纖維，玻璃纖維，碳纖維，石墨纖維，硼纖維，超細(xì)金屬纖維與晶須纖維等纖維，石墨纖維，硼纖維，超細(xì)金屬纖維與晶須纖維等基體：基體：熱塑性樹脂、熱固性樹脂、橡膠類熱塑性樹脂、熱固性樹脂、橡膠類Glass steel boatglassy fiber+polyester精選精選

44、ppt80Carbon fiber精選精選ppt81增強(qiáng)機(jī)理：纖維作為骨架幫助基體承擔(dān)載荷增強(qiáng)機(jī)理：纖維作為骨架幫助基體承擔(dān)載荷界界面面的的黏黏附附性性圖圖24精選精選ppt82增強(qiáng)機(jī)理：熱致液晶中的液晶棒狀分子在共混物中形成微增強(qiáng)機(jī)理：熱致液晶中的液晶棒狀分子在共混物中形成微纖結(jié)構(gòu)而到增強(qiáng)作用。由于微纖結(jié)構(gòu)是加工過(guò)程中由液晶纖結(jié)構(gòu)而到增強(qiáng)作用。由于微纖結(jié)構(gòu)是加工過(guò)程中由液晶棒狀分子在共混無(wú)物基體中就地形成的，故稱做棒狀分子在共混無(wú)物基體中就地形成的，故稱做“原位原位”復(fù)合增強(qiáng)。復(fù)合增強(qiáng)。帶有柔性鏈段的熱致液晶帶有柔性鏈段的熱致液晶+熱塑性聚合物熱塑性聚合物共聚酯，共聚酯， 聚芳酯聚芳酯Xyd

45、ar, Vector, Rodrum3 3、高分子液晶增強(qiáng)劑高分子液晶增強(qiáng)劑隨著增強(qiáng)劑含量的增加，聚合物的彈性模量和拉伸強(qiáng)度增加，而斷裂隨著增強(qiáng)劑含量的增加，聚合物的彈性模量和拉伸強(qiáng)度增加，而斷裂伸張率下降。由韌性向脆性轉(zhuǎn)變。伸張率下降。由韌性向脆性轉(zhuǎn)變。精選精選ppt83沖擊強(qiáng)度沖擊強(qiáng)度:試樣在受到?jīng)_擊載荷試樣在受到?jīng)_擊載荷W的作用下單位斷面面積（或單位缺口的作用下單位斷面面積（或單位缺口長(zhǎng)度）所消耗的能量。長(zhǎng)度）所消耗的能量。是表征材料韌性的一種強(qiáng)度指標(biāo)是表征材料韌性的一種強(qiáng)度指標(biāo) 懸臂梁沖擊試驗(yàn)（含無(wú)缺口和有缺口兩種試樣）懸臂梁沖擊試驗(yàn)（含無(wú)缺口和有缺口兩種試樣）簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)（含無(wú)缺口

46、和有缺口兩種試樣）簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)（含無(wú)缺口和有缺口兩種試樣）落重式?jīng)_擊試驗(yàn)落重式?jīng)_擊試驗(yàn)高速拉伸試驗(yàn)高速拉伸試驗(yàn)一、常用的沖擊試驗(yàn)方法有：一、常用的沖擊試驗(yàn)方法有：8.4.2 增韌增韌 Reinforcement精選精選ppt84Charpy Impact Strength 簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度圖圖25 簡(jiǎn)支梁式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)（簡(jiǎn)支梁式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)（Charpy）示意圖示意圖沖斷試樣所消耗的功沖斷試樣所消耗的功dbWi沖斷試樣的厚度和寬度沖斷試樣的厚度和寬度KJ/m2精選精選ppt85圖圖26 26 材料拉伸實(shí)驗(yàn)的應(yīng)力材料拉伸實(shí)驗(yàn)的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 拉伸斷裂實(shí)驗(yàn)中，材料拉伸應(yīng)力拉伸

47、斷裂實(shí)驗(yàn)中，材料拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積（下圖）應(yīng)變曲線下的面積（下圖）相當(dāng)于試樣拉伸斷裂所消耗的能量，也表征材料韌性的大小。相當(dāng)于試樣拉伸斷裂所消耗的能量，也表征材料韌性的大小。斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度 高和斷裂伸長(zhǎng)率高和斷裂伸長(zhǎng)率 大的材料韌性也好。大的材料韌性也好。bb 但這個(gè)能量與抗沖擊強(qiáng)度不但這個(gè)能量與抗沖擊強(qiáng)度不同。不同在于，兩種實(shí)驗(yàn)的應(yīng)同。不同在于，兩種實(shí)驗(yàn)的應(yīng)變速率不同，變速率不同，拉伸實(shí)驗(yàn)速率慢拉伸實(shí)驗(yàn)速率慢而而沖擊速率極快沖擊速率極快；拉伸曲線求；拉伸曲線求得的能量為斷裂時(shí)材料單位體得的能量為斷裂時(shí)材料單位體積所吸收的能量，而沖擊實(shí)驗(yàn)積所吸收的能量，而沖擊實(shí)驗(yàn)只關(guān)心斷裂區(qū)表面吸收

48、的能量。只關(guān)心斷裂區(qū)表面吸收的能量。精選精選ppt86二、常用的增韌方法：二、常用的增韌方法：彈性體增韌彈性體增韌剛性有機(jī)粒子增韌剛性有機(jī)粒子增韌超細(xì)無(wú)機(jī)粒子增韌超細(xì)無(wú)機(jī)粒子增韌精選精選ppt87Rubber toughening 橡膠增韌橡膠增韌達(dá)到良好增韌效果的條件達(dá)到良好增韌效果的條件 a a、 橡膠相作為分散相存在橡膠相作為分散相存在 b b、橡膠相與塑料相有良好的界面粘接力、橡膠相與塑料相有良好的界面粘接力 c c、橡膠相的、橡膠相的TgTg遠(yuǎn)低于使用溫度遠(yuǎn)低于使用溫度精選精選ppt88圖圖28精選精選ppt89掌握內(nèi)容：掌握內(nèi)容：1、非晶態(tài)、結(jié)晶聚合物在不同溫度下的拉伸應(yīng)力應(yīng)變特、

49、非晶態(tài)、結(jié)晶聚合物在不同溫度下的拉伸應(yīng)力應(yīng)變特性（性（-曲線）及強(qiáng)迫高彈形變與冷拉的概念，并從分子運(yùn)動(dòng)解曲線）及強(qiáng)迫高彈形變與冷拉的概念，并從分子運(yùn)動(dòng)解釋。釋。2、聚合物的屈服現(xiàn)象，何謂剪切屈服？何謂銀紋屈服？、聚合物的屈服現(xiàn)象，何謂剪切屈服？何謂銀紋屈服？3、聚合物的宏觀斷裂方式、聚合物的宏觀斷裂方式4、影響聚合物拉伸強(qiáng)度的因素及對(duì)、影響聚合物拉伸強(qiáng)度的因素及對(duì) -曲線的影響曲線的影響 5、影響高聚物的抗沖擊強(qiáng)度和脆韌轉(zhuǎn)變的因素。、影響高聚物的抗沖擊強(qiáng)度和脆韌轉(zhuǎn)變的因素。理解內(nèi)容理解內(nèi)容： 1、高聚物的斷裂理論及裂紋應(yīng)力集中效應(yīng)、高聚物的斷裂理論及裂紋應(yīng)力集中效應(yīng)2、增強(qiáng)的途徑與機(jī)理、增強(qiáng)的

50、途徑與機(jī)理3、增韌改性和增韌機(jī)理、增韌改性和增韌機(jī)理4、測(cè)量材料沖擊強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)量材料沖擊強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)方法精選精選ppt90不同溫度下測(cè)定的不同溫度下測(cè)定的PMMA的應(yīng)力應(yīng)變曲線。的應(yīng)力應(yīng)變曲線。不同應(yīng)變速率下測(cè)定的不同應(yīng)變速率下測(cè)定的HDPE的應(yīng)力應(yīng)變曲線的應(yīng)力應(yīng)變曲線取向聚合物在不同方向拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線。取向聚合物在不同方向拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線。2.試述橡膠增韌脆性試述橡膠增韌脆性PS的機(jī)理，并畫出增韌前后的應(yīng)力的機(jī)理，并畫出增韌前后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。應(yīng)變曲線。3.3.試解釋下列術(shù)語(yǔ)；試解釋下列術(shù)語(yǔ)；屈服現(xiàn)象與屈服點(diǎn)，銀紋，脆化溫度與強(qiáng)迫高彈形變屈服現(xiàn)象與屈服點(diǎn)，銀紋，脆化溫度與強(qiáng)

51、迫高彈形變4. PE和全同立構(gòu)的和全同立構(gòu)的PP都是塑料，為什么共聚物可以制都是塑料，為什么共聚物可以制成乙丙橡膠？成乙丙橡膠？1. 畫出下列力學(xué)實(shí)驗(yàn)曲線并指出特點(diǎn)。畫出下列力學(xué)實(shí)驗(yàn)曲線并指出特點(diǎn)。習(xí)題：習(xí)題：精選精選ppt915.5.說(shuō)明說(shuō)明SBSSBS嵌段共聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，并從結(jié)構(gòu)角度考慮說(shuō)明它嵌段共聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，并從結(jié)構(gòu)角度考慮說(shuō)明它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，拉伸強(qiáng)度透明性的特點(diǎn)。的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，拉伸強(qiáng)度透明性的特點(diǎn)。1）SBS是室溫下呈橡膠彈性，在是室溫下呈橡膠彈性，在120時(shí)是熔融體可塑性時(shí)是熔融體可塑性成型的彈性體，所以叫熱塑性彈體。成型的彈性體，所以叫

52、熱塑性彈體。凝聚態(tài)為兩相結(jié)構(gòu)，凝聚態(tài)為兩相結(jié)構(gòu)，兩端為兩端為PS，是塑料相，中間為，是塑料相，中間為PB，是，是橡膠相，橡膠相，PS聚集在一起形成微區(qū)，為分散相（聚集在一起形成微區(qū)，為分散相（PS團(tuán)簇），團(tuán)簇）， PB為連續(xù)的橡膠相。在室溫時(shí)，為連續(xù)的橡膠相。在室溫時(shí)，PS的的Tg高于室溫，使分子高于室溫，使分子鏈兩端變硬，起物理交聯(lián)的作用，阻止聚合物鏈的冷流，而鏈兩端變硬，起物理交聯(lián)的作用，阻止聚合物鏈的冷流，而PB的的Tg低于室溫，仍具有彈性。加熱時(shí)，低于室溫，仍具有彈性。加熱時(shí)，PS相被破壞，可相被破壞，可以流動(dòng)成型具有熱塑性。以流動(dòng)成型具有熱塑性。精選精選ppt92圖圖29 SBSSB

53、S熱塑性彈性體的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖熱塑性彈性體的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖精選精選ppt932 2）T Tg g：由于兩相互不相容，：由于兩相互不相容，因此共聚物具有各自的玻璃因此共聚物具有各自的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。無(wú)規(guī)共聚丁苯化轉(zhuǎn)變溫度。無(wú)規(guī)共聚丁苯橡膠只有一個(gè)。橡膠只有一個(gè)。3 3）動(dòng)態(tài)力學(xué)性能：因?yàn)橛袃桑﹦?dòng)態(tài)力學(xué)性能：因?yàn)橛袃蓚€(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，所以有個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，所以有兩個(gè)內(nèi)耗峰。兩個(gè)內(nèi)耗峰。內(nèi)內(nèi)耗耗T T-73-73100100圖圖30精選精選ppt944 4）. .拉伸強(qiáng)度：拉伸強(qiáng)度：SBSSBS嵌段共聚物中嵌段共聚物中PSPS含量達(dá)到含量達(dá)到2828時(shí)，應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變行為接近天然橡膠，應(yīng)力應(yīng)

54、變曲線與其相似。拉伸應(yīng)變行為接近天然橡膠，應(yīng)力應(yīng)變曲線與其相似。拉伸強(qiáng)度超過(guò)丁苯橡膠（無(wú)規(guī)共聚）強(qiáng)度超過(guò)丁苯橡膠（無(wú)規(guī)共聚）圖圖31精選精選ppt956.6.填空：填空：高彈形變時(shí)模量隨著溫度增加而高彈形變時(shí)模量隨著溫度增加而 變小變小 這是因?yàn)檫@是因?yàn)?分子鏈分子鏈運(yùn)動(dòng)的能量升高，松弛時(shí)間變短運(yùn)動(dòng)的能量升高，松弛時(shí)間變短 . . 在室溫下橡膠的松弛時(shí)間比塑料在室溫下橡膠的松弛時(shí)間比塑料 短短 。 增強(qiáng)塑料是指增強(qiáng)塑料是指 在聚合物基體中加入第二種物質(zhì)提高聚合在聚合物基體中加入第二種物質(zhì)提高聚合物強(qiáng)度而得到的材料物強(qiáng)度而得到的材料 ， 最常用的增強(qiáng)填料是最常用的增強(qiáng)填料是 木粉，碳黑，木粉，碳

55、黑，輕質(zhì)二氧化硅，輕質(zhì)二氧化硅，新型高強(qiáng)度填料是新型高強(qiáng)度填料是碳纖維，石墨纖維，硼纖維，超細(xì)金屬纖碳纖維，石墨纖維，硼纖維，超細(xì)金屬纖維與晶須纖維。維與晶須纖維。 精選精選ppt967 7、將下列曲線對(duì)應(yīng)的字母填入右邊的括弧中、將下列曲線對(duì)應(yīng)的字母填入右邊的括弧中 （A）TTb（D）TTg ABCD圖圖32非晶聚合物不同溫度下的非晶聚合物不同溫度下的 曲線曲線精選精選ppt978.8.判斷題：判斷題：同一高聚物在不同溫度下斷裂強(qiáng)度不同同一高聚物在不同溫度下斷裂強(qiáng)度不同（對(duì)）（對(duì)）線性柔性非晶態(tài)聚合物只能發(fā)生韌性斷裂線性柔性非晶態(tài)聚合物只能發(fā)生韌性斷裂（錯(cuò)）（錯(cuò)）脆性斷裂是發(fā)生在屈服點(diǎn)之前，斷裂面光滑，韌性斷裂脆性斷裂是發(fā)生在屈服點(diǎn)之前，斷裂面光滑，韌性斷裂發(fā)生在屈服點(diǎn)之后，斷裂面粗糙發(fā)生在屈服點(diǎn)之后，斷裂面粗糙。（對(duì)）。（對(duì)）在室溫下橡膠只能發(fā)生高彈形變，塑料只能發(fā)生普彈形在室溫下橡膠只能發(fā)生高彈形變，塑料只能發(fā)生普彈形變變（錯(cuò)）（錯(cuò)）凡是玻璃化溫度低于室溫的都可以作橡膠使用凡是玻璃化溫度低于室溫的都可以作橡膠使用（錯(cuò)）（錯(cuò)）精選精選ppt98在用膨脹計(jì)測(cè)定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，升溫速度越快得到在用膨脹計(jì)測(cè)定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，升溫速度越快得到的玻璃化溫度越高，因此降溫速度越快，得到的玻璃化溫的玻