高分子概論聚合物的力學(xué)性能教學(xué)課件

高分子概論聚合物的力學(xué)性能幻燈片PPT本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！高分子概論聚合物的力學(xué)性能幻燈片PPT本課件PPT僅一、表征力學(xué)性能的基本指標(biāo)（1）應(yīng)變與應(yīng)力材料在外力作用下，其幾何形狀和尺寸所發(fā)生的變化稱應(yīng)變或形變，通常以單位長度（面積、體積）所發(fā)生的變化來表征。材料在外力作用下發(fā)生形變的同時(shí)，在其內(nèi)部還會產(chǎn)生對抗外力的附加內(nèi)力，以使材料保持原狀，當(dāng)外力消除后，內(nèi)力就會使材料回復(fù)原狀并自行逐步消除。當(dāng)外力與內(nèi)力達(dá)到平衡時(shí)，內(nèi)力與外力大小相等，方向相反。單位面積上的內(nèi)力定義為應(yīng)力。

一、表征力學(xué)性能的基本指標(biāo)（1）應(yīng)變與應(yīng)力材料受力方式不同，發(fā)生形變的方式亦不同，材料受力方式主要有以下三種基本類型：（i）簡單拉伸（drawing)：材料受到一對垂直于材料截面、大小相等、方向相反并在同一直線上的外力作用。材料在拉伸作用下產(chǎn)生的形變稱為拉伸應(yīng)變，也稱相對伸長率（e）。材料受力方式不同，發(fā)生形變的方式亦不同，材料受力方式主要有以拉伸應(yīng)力=F/A0（A0為材料的起始截面積）拉伸應(yīng)變（相對伸長率）e=（l-l0）/l0=Dl/l0簡單拉伸示意圖A0l0lDlAFF拉伸應(yīng)力=F/A0（A0為材料的起始截面（ii）簡單剪切(shearing)材料受到與截面平行、大小相等、方向相反，但不在一條直線上的兩個(gè)外力作用，使材料發(fā)生偏斜。其偏斜角的正切值定義為剪切應(yīng)變（）。A0FF簡單剪切示意圖剪切應(yīng)變=tg剪切應(yīng)力s=F/A0（ii）簡單剪切(shearing)A0FF簡單剪切示意圖（iii）均勻壓縮（pressurizing)材料受到均勻壓力壓縮時(shí)發(fā)生的體積形變稱壓縮應(yīng)變（V）。A0材料經(jīng)壓縮以后，體積由V0縮小為V，則壓縮應(yīng)變：

V=（V0-V）/V0=DV/V0（iii）均勻壓縮（pressurizing)A0材料經(jīng)壓縮材料受力方式除以上三種基本類型外，還有彎曲和扭轉(zhuǎn)。（iv）彎曲（bending)對材料施加一彎曲力矩，使材料發(fā)生彎曲。主要有兩種形式：F一點(diǎn)彎曲（1-pointbending）F三點(diǎn)彎曲（3-pointbending）材料受力方式除以上三種基本類型外，還有彎曲和扭轉(zhuǎn)。F一點(diǎn)彎曲（v）扭轉(zhuǎn)（torsion）：對材料施加扭轉(zhuǎn)力矩。FF（2）彈性模量是指在彈性形變范圍內(nèi)單位應(yīng)變所需應(yīng)力的大小。是材料剛性的一種表征。分別對應(yīng)于以上三種材料受力和形變的基本類型的模量如下：

拉伸模量（楊氏模量）E：E=/

剪切模量（剛性模量）G：G=s/

體積模量（本體模量）B：B=p/V（v）扭轉(zhuǎn)（torsion）：對材料施加扭轉(zhuǎn)力矩。FF（2）（3）硬度：是衡量材料表面承受外界壓力能力的一種指標(biāo)。（4）機(jī)械強(qiáng)度當(dāng)材料所受的外力超過材料的承受能力時(shí)，材料就發(fā)生破壞。機(jī)械強(qiáng)度是衡量材料抵抗外力破壞的能力，是指在一定條件下材料所能承受的最大應(yīng)力。根據(jù)外力作用方式不同，主要有以下三種：（i）抗張強(qiáng)度衡量材料抵抗拉伸破壞的能力，也稱拉伸強(qiáng)度。（3）硬度：是衡量材料表面承受外界壓力能力的一種指標(biāo)。（i）厚度d寬度bPP在規(guī)定試驗(yàn)溫度、濕度和實(shí)驗(yàn)速度下，在標(biāo)準(zhǔn)試樣上沿軸向施加拉伸負(fù)荷，直至試樣被拉斷。試樣斷裂前所受的最大負(fù)荷P與試樣橫截面積之比為抗張強(qiáng)度t：

t=P/b?d厚度d寬度bPP在規(guī)定試驗(yàn)溫度、濕度和實(shí)驗(yàn)速度下，（ii）抗彎強(qiáng)度也稱撓曲強(qiáng)度或彎曲強(qiáng)度?？箯潖?qiáng)度的測定是在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，對標(biāo)準(zhǔn)試樣施加一靜止彎曲力矩，直至試樣斷裂。Pdbl0/2l0/2抗彎強(qiáng)度測定試驗(yàn)示意圖設(shè)試驗(yàn)過程中最大的負(fù)荷為P，則抗彎強(qiáng)度f為：f=1.5Pl0/bd2（ii）抗彎強(qiáng)度Pdbl0/2l0/2抗彎強(qiáng)度測定試驗(yàn)示意圖（iii）沖擊強(qiáng)度（impactstength)（i）沖擊強(qiáng)度也稱抗沖強(qiáng)度,定義為試樣受沖擊負(fù)荷時(shí)單位截面積所吸收的能量。是衡量材料韌性的一種指標(biāo)。測定時(shí)基本方法與抗彎強(qiáng)度測定相似，但其作用力是運(yùn)動的，不是靜止的。Pbl0/2l0/2d沖擊強(qiáng)度測定試驗(yàn)示意圖試樣斷裂時(shí)吸收的能量等于斷裂時(shí)沖擊頭所做的功W，因此沖擊強(qiáng)度為：i=

W/bd（iii）沖擊強(qiáng)度（impactstength)（i）P第八節(jié)玻璃態(tài)聚合物的屈服與斷裂玻璃態(tài)聚合物被拉伸時(shí)，典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如右圖：在曲線上有一個(gè)應(yīng)力出現(xiàn)極大值的轉(zhuǎn)折點(diǎn)B，叫屈服點(diǎn)，對應(yīng)的應(yīng)力稱屈服應(yīng)力（y）；xB應(yīng)變應(yīng)力ebby玻璃態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線在屈服點(diǎn)之前，應(yīng)力與應(yīng)變基本成正比（虎克彈性），經(jīng)過屈服點(diǎn)后，即使應(yīng)力不再增大，但應(yīng)變?nèi)员３忠欢ǖ纳扉L；當(dāng)材料繼續(xù)被拉伸時(shí)，將發(fā)生斷裂，材料發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力稱斷裂應(yīng)力（b），相應(yīng)的應(yīng)變稱為斷裂伸長率（eb）。第八節(jié)玻璃態(tài)聚合物的屈服與斷裂玻璃態(tài)聚合物被xB應(yīng)變應(yīng)力ebby玻璃態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線材料在屈服點(diǎn)之間發(fā)生的斷裂稱為脆性斷裂；在屈服點(diǎn)后發(fā)生的斷裂稱為韌性斷裂。在屈服點(diǎn)后出現(xiàn)的較大應(yīng)變在移去外力后是不能復(fù)原的。但是如果將試樣溫度升到其Tg附近，該形變則可完全復(fù)原，因此它在本質(zhì)上仍屬高彈形變，并非粘流形變，是由高分子的鏈段運(yùn)動所引起的。－－強(qiáng)迫高彈形變

xB應(yīng)變應(yīng)力ebby玻璃態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線強(qiáng)迫高彈形變產(chǎn)生的原因

原因在于在外力的作用下，玻璃態(tài)聚合物中本來被凍結(jié)的鏈段被強(qiáng)迫運(yùn)動，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，形變也就得不到復(fù)原，只有當(dāng)溫度升至Tg附近，使鏈段運(yùn)動解凍，形變才能復(fù)原。這種大形變與高彈態(tài)的高彈形變在本質(zhì)上是相同的，都是由鏈段運(yùn)動所引起。根據(jù)材料的力學(xué)性能及其應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征，可將非晶態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線大致分為六類：強(qiáng)迫高彈形變產(chǎn)生的原因原因在于在外力的作用下，玻璃態(tài)es（1）（2）es（1）材料硬而脆：在較大應(yīng)力作用下，材料僅發(fā)生較小的應(yīng)變，并在屈服點(diǎn)之前發(fā)生斷裂，具有高的模量和抗張強(qiáng)度，但受力呈脆性斷裂，沖擊強(qiáng)度較差。(聚苯乙烯、有機(jī)玻璃和酚醛樹脂，斷裂伸長率一般低于2%）（2）材料硬而強(qiáng)：在較大應(yīng)力作用下，材料發(fā)生較小的應(yīng)變，在屈服點(diǎn)附近斷裂，具高模量和抗張強(qiáng)度（有些不同配方的硬聚氯乙烯和聚苯乙烯的共混物屬于這一類，斷裂伸長率約為5%）es（1）（2）es（1）材料硬而脆：在較大應(yīng)力作用下，材es（3）es（4）（3）材料硬而韌：具高模量和抗張強(qiáng)度，斷裂伸長率較大，材料受力時(shí)，屬韌性斷裂。（這類高聚物在拉伸的過程中會產(chǎn)生細(xì)頸，是纖維和薄膜拉伸工藝的依據(jù)，如尼龍、聚碳酸酯）以上三種聚合物由于強(qiáng)度較大，適于用做工程塑料。（4）材料軟而韌：模量低，屈服強(qiáng)度低，斷裂伸長率大，斷裂強(qiáng)度較高，可用于要求形變較大的材料。（橡膠和增塑聚氯乙烯）es（3）es（4）（3）材料硬而韌：具高模量和抗張強(qiáng)度，斷es（5）es（6）（5）材料軟而弱：模量低，屈服強(qiáng)度低，中等斷裂伸長率。如一些柔軟的凝膠，很少作為材料來使用。（6）材料弱而脆：一般為低聚物，不能直接用做材料。附：強(qiáng)與弱從斷裂強(qiáng)度sb比較；硬與軟從模量E（s/e）比較；脆與韌則可從斷裂伸長率比較。es（5）es（6）（5）材料軟而弱：模量低，屈服強(qiáng)度低，中第九節(jié)晶態(tài)聚合物的拉伸晶態(tài)聚合物在單向拉伸時(shí)典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如下圖：Yes未經(jīng)拉伸的晶態(tài)聚合物中，其微晶排列是雜亂的，拉伸使得晶軸與外力方向不同的微晶熔化，分子鏈沿外力方向取向再重排結(jié)晶，使得取向在熔點(diǎn)以下不能復(fù)原，因之產(chǎn)生的形變也不能復(fù)原，但加熱到熔點(diǎn)附近形變能復(fù)原，因此晶態(tài)聚合物的大形變本質(zhì)上也屬高彈性。第九節(jié)晶態(tài)聚合物的拉伸晶態(tài)聚合物在單向拉伸時(shí)典型玻璃態(tài)和晶態(tài)聚合物的拉伸過程本質(zhì)上都屬高彈形變，但其產(chǎn)生高彈形變的溫度范圍不同，而且在玻璃態(tài)聚合物中拉伸只使分子鏈發(fā)生取向，而在晶態(tài)聚合物中拉伸伴隨著聚集態(tài)的變化，包含結(jié)晶熔化、取向、再結(jié)晶。玻璃態(tài)和晶態(tài)聚合物的拉伸過程本質(zhì)上都屬高彈形變第十節(jié)聚合物強(qiáng)度的影響因素（1）有利因素（i）聚合物自身的結(jié)構(gòu)：主鏈中引入芳雜環(huán)，可增加鏈的剛性，分子鏈易于取向，強(qiáng)度增加；適度交聯(lián)，有利于強(qiáng)度的提高。（ii）結(jié)晶和取向：結(jié)晶和取向可使分子鏈規(guī)整排列，增加強(qiáng)度，但結(jié)晶度過高，可導(dǎo)致抗沖強(qiáng)度和斷裂伸長率降低，使材料變脆。（iii）共聚和共混：共聚和共混都可使聚合物綜合兩種以上均聚物的性能，可有目的地提高聚合物的性能。（iv）材料復(fù)合：聚合物的強(qiáng)度可通過在聚合物中添加增強(qiáng)材料得以提高。如纖維增強(qiáng)復(fù)合材料之一--玻璃鋼。第十節(jié)聚合物強(qiáng)度的影響因素（1）有利因素（ii）結(jié)晶和?。?）不利因素

（i）應(yīng)力集中：若材料中存在某些缺陷，受力時(shí)，缺陷附近局部范圍內(nèi)的應(yīng)力會急劇增加，稱為應(yīng)力集中。應(yīng)力集中首先使其附近的高分子鏈斷裂和相對位移，然后應(yīng)力再向其它部位傳遞。缺陷的產(chǎn)生原因多種，如聚合物中的小氣泡、生產(chǎn)過程中混入的雜質(zhì)、聚合物收縮不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力等。

（ii）惰性填料：有時(shí)為了降低成本，在聚合物中加入一些只起稀釋作用的惰性填料，如在聚合物中加入粉狀碳酸鈣。惰性填料往往使聚合物材料的強(qiáng)度降低。

（iii）增塑：增塑劑的加入可使材料強(qiáng)度降低，只適于對彈性、韌性的要求遠(yuǎn)甚于強(qiáng)度的軟塑料制品。

（iv）老化（2）不利因素應(yīng)力集中首先使其附近的高分子鏈第十一節(jié)高彈態(tài)聚合物的力學(xué)性能高彈態(tài)聚合物最重要的力學(xué)性能是其高彈性。（1）高彈性的特點(diǎn)：（i）彈性模量小，形變量很大；（ii）形變需要時(shí)間：形變隨時(shí)間而發(fā)展直至最大形變；（iii）橡膠受拉伸會發(fā)熱。（2）高彈性的本質(zhì)高彈性是由熵變引起的，在外力作用下，橡膠分子鏈由卷曲狀態(tài)變?yōu)樯煺範(fàn)顟B(tài)，熵減小，當(dāng)外力移去后，由于熱運(yùn)動，分子鏈自發(fā)地趨向熵增大的狀態(tài)，分子鏈由伸展再回復(fù)卷曲狀態(tài)，因而形變可逆。第十一節(jié)高彈態(tài)聚合物的力學(xué)性能高彈態(tài)聚合物最重第十二節(jié)聚合物的力學(xué)松弛--粘彈性理想彈性體（如彈簧）在外力作用下平衡形變瞬間達(dá)到，與時(shí)間無關(guān)；理想粘性流體（如水）在外力作用下形變隨時(shí)間線性發(fā)展。聚合物的形變與時(shí)間有關(guān)，但不成線性關(guān)系，兩者的關(guān)系介乎理想彈性體和理想粘性體之間，聚合物的這種性能稱為粘彈性。聚合物的力學(xué)性能隨時(shí)間的變化統(tǒng)稱為力學(xué)松弛。最基本的力學(xué)松弛現(xiàn)象包括蠕變、應(yīng)力松弛、滯后和力學(xué)損耗等。這里主要介紹蠕變和應(yīng)力松弛。第十二節(jié)聚合物的力學(xué)松弛--粘彈性理想

（1）蠕變在恒溫下施加較小的恒定外力時(shí)，材料的形變隨時(shí)間而逐漸增大的力學(xué)松弛現(xiàn)象。如掛東西的塑料繩慢慢變長。蠕變過程包括三種形變：e1t1t2t普彈形變示意圖（i）普彈形變（e1）：

聚合物受力時(shí)，瞬時(shí)發(fā)生的高分子鏈的鍵長、鍵角變化引起的形變，形變量較小，服從虎克定律，當(dāng)外力除去時(shí)，普彈形變立刻完全回復(fù)。如右圖：（1）蠕變e1t1t2t普彈形變示意圖（i）普彈形變（e1

（ii）高彈形變（e2）：

聚合物受力時(shí)，高分子鏈通過鏈段運(yùn)動產(chǎn)生的形變，形變量比普彈形變大得多，但不是瞬間完成，形變與時(shí)間相關(guān)。當(dāng)外力除去后，高彈形變逐漸回復(fù)。如下圖：e2t1t2t高彈形變示意圖（ii）高彈形變（e2）：e2t1t2t高彈形變示意圖（iii）粘性流動（e3）：

受力時(shí)發(fā)生分子鏈的相對位移，外力除去后粘性流動不能回復(fù)，是不可逆形變。如下圖：e3t1t2t粘性流動示意圖（iii）粘性流動（e3）：e3t1t2t粘性流動示意圖當(dāng)聚合物受力時(shí)，以上三種形變是同時(shí)發(fā)生的，其綜合結(jié)果如下圖：e1e2+e3e1e2e3t2t1te當(dāng)聚合物受力時(shí)，以上三種形變是同時(shí)發(fā)生的，其綜合結(jié)果

（2）應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛是指在恒定溫度和形變保持不變的情況下，聚合物內(nèi)部的應(yīng)力歲時(shí)間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象。如用塑料繩綁捆東西，時(shí)間久了會變松。這是由于當(dāng)聚合物被拉長時(shí)，高分子構(gòu)象處于不平衡狀態(tài)，它會通過鏈段沿外力方向的運(yùn)動來減少或消除內(nèi)部應(yīng)力，以逐漸過度到平衡態(tài)構(gòu)象。（2）應(yīng)力松弛高分子概論聚合物的力學(xué)性能幻燈片PPT本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！高分子概論聚合物的力學(xué)性能幻燈片PPT本課件PPT僅一、表征力學(xué)性能的基本指標(biāo)（1）應(yīng)變與應(yīng)力材料在外力作用下，其幾何形狀和尺寸所發(fā)生的變化稱應(yīng)變或形變，通常以單位長度（面積、體積）所發(fā)生的變化來表征。材料在外力作用下發(fā)生形變的同時(shí)，在其內(nèi)部還會產(chǎn)生對抗外力的附加內(nèi)力，以使材料保持原狀，當(dāng)外力消除后，內(nèi)力就會使材料回復(fù)原狀并自行逐步消除。當(dāng)外力與內(nèi)力達(dá)到平衡時(shí)，內(nèi)力與外力大小相等，方向相反。單位面積上的內(nèi)力定義為應(yīng)力。

一、表征力學(xué)性能的基本指標(biāo)（1）應(yīng)變與應(yīng)力材料受力方式不同，發(fā)生形變的方式亦不同，材料受力方式主要有以下三種基本類型：（i）簡單拉伸（drawing)：材料受到一對垂直于材料截面、大小相等、方向相反并在同一直線上的外力作用。材料在拉伸作用下產(chǎn)生的形變稱為拉伸應(yīng)變，也稱相對伸長率（e）。材料受力方式不同，發(fā)生形變的方式亦不同，材料受力方式主要有以拉伸應(yīng)力=F/A0（A0為材料的起始截面積）拉伸應(yīng)變（相對伸長率）e=（l-l0）/l0=Dl/l0簡單拉伸示意圖A0l0lDlAFF拉伸應(yīng)力=F/A0（A0為材料的起始截面（ii）簡單剪切(shearing)材料受到與截面平行、大小相等、方向相反，但不在一條直線上的兩個(gè)外力作用，使材料發(fā)生偏斜。其偏斜角的正切值定義為剪切應(yīng)變（）。A0FF簡單剪切示意圖剪切應(yīng)變=tg剪切應(yīng)力s=F/A0（ii）簡單剪切(shearing)A0FF簡單剪切示意圖（iii）均勻壓縮（pressurizing)材料受到均勻壓力壓縮時(shí)發(fā)生的體積形變稱壓縮應(yīng)變（V）。A0材料經(jīng)壓縮以后，體積由V0縮小為V，則壓縮應(yīng)變：

V=（V0-V）/V0=DV/V0（iii）均勻壓縮（pressurizing)A0材料經(jīng)壓縮材料受力方式除以上三種基本類型外，還有彎曲和扭轉(zhuǎn)。（iv）彎曲（bending)對材料施加一彎曲力矩，使材料發(fā)生彎曲。主要有兩種形式：F一點(diǎn)彎曲（1-pointbending）F三點(diǎn)彎曲（3-pointbending）材料受力方式除以上三種基本類型外，還有彎曲和扭轉(zhuǎn)。F一點(diǎn)彎曲（v）扭轉(zhuǎn)（torsion）：對材料施加扭轉(zhuǎn)力矩。FF（2）彈性模量是指在彈性形變范圍內(nèi)單位應(yīng)變所需應(yīng)力的大小。是材料剛性的一種表征。分別對應(yīng)于以上三種材料受力和形變的基本類型的模量如下：

拉伸模量（楊氏模量）E：E=/

剪切模量（剛性模量）G：G=s/

體積模量（本體模量）B：B=p/V（v）扭轉(zhuǎn)（torsion）：對材料施加扭轉(zhuǎn)力矩。FF（2）（3）硬度：是衡量材料表面承受外界壓力能力的一種指標(biāo)。（4）機(jī)械強(qiáng)度當(dāng)材料所受的外力超過材料的承受能力時(shí)，材料就發(fā)生破壞。機(jī)械強(qiáng)度是衡量材料抵抗外力破壞的能力，是指在一定條件下材料所能承受的最大應(yīng)力。根據(jù)外力作用方式不同，主要有以下三種：（i）抗張強(qiáng)度衡量材料抵抗拉伸破壞的能力，也稱拉伸強(qiáng)度。（3）硬度：是衡量材料表面承受外界壓力能力的一種指標(biāo)。（i）厚度d寬度bPP在規(guī)定試驗(yàn)溫度、濕度和實(shí)驗(yàn)速度下，在標(biāo)準(zhǔn)試樣上沿軸向施加拉伸負(fù)荷，直至試樣被拉斷。試樣斷裂前所受的最大負(fù)荷P與試樣橫截面積之比為抗張強(qiáng)度t：

t=P/b?d厚度d寬度bPP在規(guī)定試驗(yàn)溫度、濕度和實(shí)驗(yàn)速度下，（ii）抗彎強(qiáng)度也稱撓曲強(qiáng)度或彎曲強(qiáng)度?？箯潖?qiáng)度的測定是在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，對標(biāo)準(zhǔn)試樣施加一靜止彎曲力矩，直至試樣斷裂。Pdbl0/2l0/2抗彎強(qiáng)度測定試驗(yàn)示意圖設(shè)試驗(yàn)過程中最大的負(fù)荷為P，則抗彎強(qiáng)度f為：f=1.5Pl0/bd2（ii）抗彎強(qiáng)度Pdbl0/2l0/2抗彎強(qiáng)度測定試驗(yàn)示意圖（iii）沖擊強(qiáng)度（impactstength)（i）沖擊強(qiáng)度也稱抗沖強(qiáng)度,定義為試樣受沖擊負(fù)荷時(shí)單位截面積所吸收的能量。是衡量材料韌性的一種指標(biāo)。測定時(shí)基本方法與抗彎強(qiáng)度測定相似，但其作用力是運(yùn)動的，不是靜止的。Pbl0/2l0/2d沖擊強(qiáng)度測定試驗(yàn)示意圖試樣斷裂時(shí)吸收的能量等于斷裂時(shí)沖擊頭所做的功W，因此沖擊強(qiáng)度為：i=

W/bd（iii）沖擊強(qiáng)度（impactstength)（i）P第八節(jié)玻璃態(tài)聚合物的屈服與斷裂玻璃態(tài)聚合物被拉伸時(shí)，典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如右圖：在曲線上有一個(gè)應(yīng)力出現(xiàn)極大值的轉(zhuǎn)折點(diǎn)B，叫屈服點(diǎn)，對應(yīng)的應(yīng)力稱屈服應(yīng)力（y）；xB應(yīng)變應(yīng)力ebby玻璃態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線在屈服點(diǎn)之前，應(yīng)力與應(yīng)變基本成正比（虎克彈性），經(jīng)過屈服點(diǎn)后，即使應(yīng)力不再增大，但應(yīng)變?nèi)员３忠欢ǖ纳扉L；當(dāng)材料繼續(xù)被拉伸時(shí)，將發(fā)生斷裂，材料發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力稱斷裂應(yīng)力（b），相應(yīng)的應(yīng)變稱為斷裂伸長率（eb）。第八節(jié)玻璃態(tài)聚合物的屈服與斷裂玻璃態(tài)聚合物被xB應(yīng)變應(yīng)力ebby玻璃態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線材料在屈服點(diǎn)之間發(fā)生的斷裂稱為脆性斷裂；在屈服點(diǎn)后發(fā)生的斷裂稱為韌性斷裂。在屈服點(diǎn)后出現(xiàn)的較大應(yīng)變在移去外力后是不能復(fù)原的。但是如果將試樣溫度升到其Tg附近，該形變則可完全復(fù)原，因此它在本質(zhì)上仍屬高彈形變，并非粘流形變，是由高分子的鏈段運(yùn)動所引起的。－－強(qiáng)迫高彈形變

xB應(yīng)變應(yīng)力ebby玻璃態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線強(qiáng)迫高彈形變產(chǎn)生的原因

原因在于在外力的作用下，玻璃態(tài)聚合物中本來被凍結(jié)的鏈段被強(qiáng)迫運(yùn)動，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，形變也就得不到復(fù)原，只有當(dāng)溫度升至Tg附近，使鏈段運(yùn)動解凍，形變才能復(fù)原。這種大形變與高彈態(tài)的高彈形變在本質(zhì)上是相同的，都是由鏈段運(yùn)動所引起。根據(jù)材料的力學(xué)性能及其應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征，可將非晶態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線大致分為六類：強(qiáng)迫高彈形變產(chǎn)生的原因原因在于在外力的作用下，玻璃態(tài)es（1）（2）es（1）材料硬而脆：在較大應(yīng)力作用下，材料僅發(fā)生較小的應(yīng)變，并在屈服點(diǎn)之前發(fā)生斷裂，具有高的模量和抗張強(qiáng)度，但受力呈脆性斷裂，沖擊強(qiáng)度較差。(聚苯乙烯、有機(jī)玻璃和酚醛樹脂，斷裂伸長率一般低于2%）（2）材料硬而強(qiáng)：在較大應(yīng)力作用下，材料發(fā)生較小的應(yīng)變，在屈服點(diǎn)附近斷裂，具高模量和抗張強(qiáng)度（有些不同配方的硬聚氯乙烯和聚苯乙烯的共混物屬于這一類，斷裂伸長率約為5%）es（1）（2）es（1）材料硬而脆：在較大應(yīng)力作用下，材es（3）es（4）（3）材料硬而韌：具高模量和抗張強(qiáng)度，斷裂伸長率較大，材料受力時(shí)，屬韌性斷裂。（這類高聚物在拉伸的過程中會產(chǎn)生細(xì)頸，是纖維和薄膜拉伸工藝的依據(jù)，如尼龍、聚碳酸酯）以上三種聚合物由于強(qiáng)度較大，適于用做工程塑料。（4）材料軟而韌：模量低，屈服強(qiáng)度低，斷裂伸長率大，斷裂強(qiáng)度較高，可用于要求形變較大的材料。（橡膠和增塑聚氯乙烯）es（3）es（4）（3）材料硬而韌：具高模量和抗張強(qiáng)度，斷es（5）es（6）（5）材料軟而弱：模量低，屈服強(qiáng)度低，中等斷裂伸長率。如一些柔軟的凝膠，很少作為材料來使用。（6）材料弱而脆：一般為低聚物，不能直接用做材料。附：強(qiáng)與弱從斷裂強(qiáng)度sb比較；硬與軟從模量E（s/e）比較；脆與韌則可從斷裂伸長率比較。es（5）es（6）（5）材料軟而弱：模量低，屈服強(qiáng)度低，中第九節(jié)晶態(tài)聚合物的拉伸晶態(tài)聚合物在單向拉伸時(shí)典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如下圖：Yes未經(jīng)拉伸的晶態(tài)聚合物中，其微晶排列是雜亂的，拉伸使得晶軸與外力方向不同的微晶熔化，分子鏈沿外力方向取向再重排結(jié)晶，使得取向在熔點(diǎn)以下不能復(fù)原，因之產(chǎn)生的形變也不能復(fù)原，但加熱到熔點(diǎn)附近形變能復(fù)原，因此晶態(tài)聚合物的大形變本質(zhì)上也屬高彈性。第九節(jié)晶態(tài)聚合物的拉伸晶態(tài)聚合物在單向拉伸時(shí)典型玻璃態(tài)和晶態(tài)聚合物的拉伸過程本質(zhì)上都屬高彈形變，但其產(chǎn)生高彈形變的溫度范圍不同，而且在玻璃態(tài)聚合物中拉伸只使分子鏈發(fā)生取向，而在晶態(tài)聚合物中拉伸伴隨著聚集態(tài)的變化，包含結(jié)晶熔化、取向、再結(jié)晶。玻璃態(tài)和晶態(tài)聚合物的拉伸過程本質(zhì)上都屬高彈形變第十節(jié)聚合物強(qiáng)度的影響因素（1）有利因素（i）聚合物自身的結(jié)構(gòu)：主鏈中引入芳雜環(huán)，可增加鏈的剛性，分子鏈易于取向，強(qiáng)度增加；適度交聯(lián)，有利于強(qiáng)度的提高。（ii）結(jié)晶和取向：結(jié)晶和取向可使分子鏈規(guī)整排列，增加強(qiáng)度，但結(jié)晶度過高，可導(dǎo)致抗沖強(qiáng)度和斷裂伸長率降低，使材料變脆。（iii）共聚和共混：共聚和共混都可使聚合物綜合兩種以上均聚物的性能，可有目的地提高聚合物的性能。（iv）材料復(fù)合：聚合物的強(qiáng)度可通過在聚合物中添加增強(qiáng)材料得以提高。如纖維增強(qiáng)復(fù)合材料之一--玻璃鋼。第十節(jié)聚合物強(qiáng)度的影響因素（1）有利因素（ii）結(jié)晶和取（2）不利因素

（i）應(yīng)力集中：若材料中存在某些缺陷，受力時(shí)，缺陷附近局部范圍內(nèi)的應(yīng)力會急劇增加，稱為應(yīng)力集中。應(yīng)力集中首先使其附近的高分子鏈斷裂和相對位移，然后應(yīng)力再向其它部位傳遞。缺陷的產(chǎn)生原因多種，如聚合物中的小氣泡、生產(chǎn)過程中混入的雜質(zhì)、聚合物收縮不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力等。

（ii）惰性填料：有時(shí)為了降低成本，在聚合物中加入一些只起稀釋作用的惰性填料，如在聚合物中加入粉狀碳酸鈣。惰性填料往往使聚合物材料的強(qiáng)度降低。

（iii）增塑：增塑劑的加入可使材料強(qiáng)度降低，只適于對彈性、韌性的要求遠(yuǎn)甚于強(qiáng)度的軟塑料制品。

（iv）老化（2）不利因素應(yīng)力集中首先使其附近的高分子鏈第十一節(jié)高彈態(tài)聚合物的力學(xué)性能高彈態(tài)聚合物最重要的力學(xué)性能是其高彈性。（1）高彈性的特點(diǎn)：（i）彈性模