第七章 高聚物的力學(xué)性質(zhì)

第七章高聚物的力學(xué)性質(zhì)2023/9/81第1頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述1-1力學(xué)性能分類1-2表征力學(xué)性能的基本物理量1-3高聚物力學(xué)性能的特點(diǎn)2023/9/82第2頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月1-1力學(xué)性能分類力學(xué)性能是高聚物優(yōu)異物理性能的基礎(chǔ)如：某高聚物磨擦，磨耗性能優(yōu)良，但力學(xué)性能不好，很脆。不能用它作減摩材料如：作電線絕緣材料的高聚物，也要求它們有一定的力學(xué)性能：強(qiáng)度和韌性。如果折疊幾次就破裂，那么這種材料的電絕緣性雖好，也不能用作電線。2023/9/83第3頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月彈性粘彈性非線性粘彈性線性粘彈性高彈性普彈性動(dòng)態(tài)靜態(tài)粘性Deformation形變性能ElasticityHighelasticityViscosityviscoelasticityLinearviscoelasticityStaticDynamicNon-Linearviscoelasticity應(yīng)力松弛蠕變滯后力學(xué)損耗2023/9/84第4頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月斷裂性能韌性強(qiáng)度FractureToughnessStrength2023/9/85第5頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月常用術(shù)語：力學(xué)行為：指施加一個(gè)外力在材料上，它產(chǎn)生怎樣的形變（響應(yīng)）形變性能：非極限情況下的力學(xué)行為斷裂性能：極限情況下的力學(xué)行為彈性：對(duì)于理想彈性體來講，其彈性形變可用虎克定律來表示，即：應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系，應(yīng)變與時(shí)間無關(guān)2023/9/86第6頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月粘性：在外力作用下，分子與分子之間發(fā)生位移，理想的粘性流體其流動(dòng)形變可用牛頓定律來描述：應(yīng)力與應(yīng)變速率成正比普彈性：大應(yīng)力作用下，只產(chǎn)生小的、線性可逆形變，它是由化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng)，鍵角變化引起的。與材料的內(nèi)能變化有關(guān)：形變時(shí)內(nèi)能增加，形變恢復(fù)時(shí)，放出能量，對(duì)外做功（玻璃態(tài)，晶態(tài)，高聚物，金屬，陶瓷均有這種性能），普彈性又稱能彈性高彈性：小的應(yīng)力作用下可發(fā)生很大的可逆形變，是由內(nèi)部構(gòu)象熵變引起的，所以也稱熵彈性（橡膠具有高彈性）2023/9/87第7頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月靜態(tài)力學(xué)性能：在恒應(yīng)力或恒應(yīng)變情況下的力學(xué)行為動(dòng)態(tài)力學(xué)性能：物體在交變應(yīng)力下的粘彈性行為應(yīng)力松弛：在恒應(yīng)變情況下，應(yīng)力隨時(shí)間的變化蠕變：在恒應(yīng)力下，物體的形變隨時(shí)間的變化強(qiáng)度：材料所能承受的應(yīng)力韌性：材料斷裂時(shí)所吸收的能量2023/9/88第8頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月1-2表征材料力學(xué)性能的基本物理量受力方式簡(jiǎn)單拉伸簡(jiǎn)單剪切均勻壓縮參數(shù)受力特點(diǎn)外力F是與截面垂直，大小相等，方向相反，作用在同一直線上的兩個(gè)力。外力F是與界面平行，大小相等，方向相反的兩個(gè)力。材料受到的是圍壓力。θFFFF2023/9/89第9頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)變張應(yīng)變：

真應(yīng)變：切應(yīng)變：是偏斜角壓縮應(yīng)變：應(yīng)力張應(yīng)力：真應(yīng)力：切應(yīng)力：壓力P2023/9/810第10頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月彈性模量楊氏模量：泊淞比：切變模量：體積模量：柔量拉伸柔量：切變?nèi)崃浚嚎蓧嚎s度：機(jī)械強(qiáng)度2023/9/811第11頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月1-3高聚物力學(xué)性能的特點(diǎn)1．高聚物材料具有所有已知材料可變性范圍最寬的力學(xué)性質(zhì)，包括從液體、軟橡皮到很硬的固體，各種高聚物對(duì)于機(jī)械應(yīng)力的反應(yīng)相差很大。例如：2023/9/812第12頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月PS制品很脆，一敲就碎（脆性）尼龍制品很堅(jiān)韌，不易變形，也不易破碎（韌性）輕度交聯(lián)的橡膠拉伸時(shí)，可伸長(zhǎng)好幾倍，力解除后基本恢復(fù)原狀（彈性）膠泥變形后，卻完全保持新的形狀（粘性）高聚物力學(xué)性質(zhì)的這種多樣性，為不同的應(yīng)用提供了廣闊的選擇余地2023/9/813第13頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月2.高聚物力學(xué)性能的最大特點(diǎn)是——

高彈性和粘彈性（1）高聚物的高彈性：是由于高聚物極大的分子量使得高分子鏈有許多不同的構(gòu)象，而構(gòu)象的改變導(dǎo)致高分子鏈有其特有的柔順性。鏈柔性在性能上的表現(xiàn)就是高聚物的高彈性。它與一般材料的普彈性的差別就是因?yàn)闃?gòu)象的改變；形變時(shí)構(gòu)象熵減小，恢復(fù)時(shí)增加。內(nèi)能在高彈性形變中不起主要作用（它卻是普彈形變的主要起因）2023/9/814第14頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）高聚物的粘彈性：指高聚物材料不但具有彈性材料的一般特性，同時(shí)還具有粘性流體的一些特性。彈性和粘性在高聚物材料身上同時(shí)呈現(xiàn)得特別明顯。高聚物的粘彈性表現(xiàn)在它有突出的力學(xué)松弛現(xiàn)象，在研究它的力學(xué)性能時(shí)必須考慮應(yīng)力、應(yīng)變與時(shí)間的關(guān)系。溫度對(duì)力學(xué)性能也是非常重要的因素2023/9/815第15頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月描述粘彈性高聚物材料的力學(xué)行為必須同時(shí)考慮應(yīng)力、應(yīng)變、時(shí)間和溫度四個(gè)參數(shù)。高聚物材料的力學(xué)性能對(duì)時(shí)間和溫度的強(qiáng)烈依賴性是研究其力學(xué)性能中要著重弄清的問題，也是進(jìn)行高聚物材料的測(cè)試及使用時(shí)必須十分注意的問題。2023/9/816第16頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)高彈性2-1高彈性的特點(diǎn)2-2平衡態(tài)高彈性熱力學(xué)分析2-3橡膠的使用溫度

2023/9/817第17頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月2-1高彈性的特點(diǎn)高彈態(tài)是高聚物所特有的，是基于鏈段運(yùn)動(dòng)的一種力學(xué)狀態(tài)，可以通過高聚物在一定條件下，通過玻璃化轉(zhuǎn)變而達(dá)到處于高彈態(tài)的高聚物表現(xiàn)出獨(dú)特的力學(xué)性能

——高彈性這是高聚物中一項(xiàng)十分難能可貴的性能2023/9/818第18頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月橡膠就是具有高彈性的材料，高彈性的特征表現(xiàn)在：①?gòu)椥孕巫兇?，可高達(dá)1000%，而金屬材料的普彈形變不超過1%②彈性模量小，106-7達(dá)因/cm2，而且隨絕對(duì)溫度升高而升高；而金屬材料的彈性模量達(dá)1011-12達(dá)因/cm2，而且隨絕對(duì)溫度升高而降低2023/9/819第19頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月③在快速拉伸時(shí)（絕熱過程），高聚物溫度上升；而金屬材料溫度下降。如果把橡膠薄片拉長(zhǎng)，把它貼在嘴唇或面頰上，就會(huì)感到橡皮在伸長(zhǎng)時(shí)發(fā)熱，回縮時(shí)吸熱。④形變與時(shí)間有關(guān)，橡膠受到外力（應(yīng)力恒定）壓縮或拉伸時(shí)，形變總是隨時(shí)間而發(fā)展，最后達(dá)到最大形變，這種現(xiàn)象叫蠕變。2023/9/820第20頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月原因：由于橡膠是長(zhǎng)鏈分子，整個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)都要克服分子間的作用力和內(nèi)摩擦力，高彈形變就是靠分子鏈段運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。整個(gè)分子鏈從一種平衡狀態(tài)過度到與外力相適應(yīng)的平衡狀態(tài)，可能需要幾分鐘，幾小時(shí)甚至幾年。也就是說在一般情況下形變總是落后與外力，所以橡膠形變需要時(shí)間2023/9/821第21頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月2-2

平衡態(tài)高彈形變的熱力學(xué)分析高彈形變可分為平衡態(tài)形變（可逆）和非平衡態(tài)形變（不可逆）兩種假設(shè)橡膠被拉伸時(shí)發(fā)生高彈形變，除去外力后可完全回復(fù)原狀，即變形是可逆的，所以可用熱力學(xué)第一定律和第二定律來進(jìn)行分析2023/9/822第22頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月物理意義：外力作用在橡膠上，一方面使橡膠的內(nèi)能隨伸長(zhǎng)而變化，一方面使橡膠的熵隨伸長(zhǎng)而變化?；蛘哒f：橡膠的張力是由于變形時(shí)內(nèi)能發(fā)生變化和熵發(fā)生變化引起的。2023/9/823第23頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月這就是橡膠熱力學(xué)方程式實(shí)驗(yàn)時(shí)用當(dāng)縱坐標(biāo)，T為橫坐標(biāo)，作圖：2023/9/824第24頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月截距為；斜率為。發(fā)現(xiàn)各直線外推到時(shí)均通過原點(diǎn)，即截距為077%33%11%4%固定拉伸時(shí)的張力－溫度曲線2023/9/825第25頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月得：所以橡膠拉伸時(shí)，內(nèi)能幾乎不變，而主要引起熵的變化。就是說，在外力作用下，橡膠分子鏈由原來蜷曲無序的狀態(tài)變?yōu)樯熘庇行驙顟B(tài)。熵由大變小，由無序變有序；終態(tài)是不穩(wěn)定體系，當(dāng)外力除去以后，就會(huì)自發(fā)地恢復(fù)到初態(tài)，也就是說，橡皮由拉伸態(tài)恢復(fù)到原來狀態(tài)是熵增過程（自發(fā)過程），也就解釋了高彈形變?yōu)槭裁词强苫貜?fù)的。2023/9/826第26頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月既然拉伸時(shí)熵減小，為負(fù)值，所以也應(yīng)該是負(fù)值，說明了拉伸過程中為什么放出熱量。由于理想高彈體拉伸時(shí)只引起熵變，或者說只有熵的變化對(duì)理想高彈體的彈性有貢獻(xiàn)，也稱這種彈性為熵彈性2023/9/827第27頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月2-3橡膠的使用溫度在高于一定溫度時(shí)，橡膠由于老化而失去彈性；在低于一定溫度時(shí)，橡膠由于玻璃化而失去彈性。如何改善橡膠的耐熱性和耐寒性，即擴(kuò)大其使用溫度的范圍是十分重要的。

2023/9/828第28頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月一.改善高溫耐老化性能，提高耐熱性硫化的橡膠具有交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，除非分子鏈斷裂或交聯(lián)鏈破壞，否則不會(huì)流動(dòng)的，硫化橡膠耐熱性似乎是好的。但實(shí)際硫化橡膠在120℃已難以保持其物理機(jī)械性能，170~180℃時(shí)已失去使用價(jià)值，為什么呢？橡膠主鏈中含有大量雙鍵，易被臭氧破壞而裂解，雙鍵旁的α次甲基上的氫容易被氧化而降解或交聯(lián)2023/9/829第29頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月為了改善其耐老化性能我們采取1.改變橡膠主鏈結(jié)構(gòu)(1)主鏈不含雙鍵(2)主鏈上含雙鍵較少的丁基橡膠（異丁烯與異戊二烯）2023/9/830第30頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)主鏈上含S原子的聚硫橡膠(4)主鏈上含有O原子的聚醚橡膠(5)主鏈上均為非碳原子的二甲基硅橡膠2023/9/831第31頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月2.改變?nèi)〈Y(jié)構(gòu)帶有供電子取代基的橡膠易氧化：天然橡膠、丁苯橡膠帶有吸電子取代基的橡膠不易氧化：氯丁橡膠、氟橡膠2023/9/832第32頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月3.改變交聯(lián)鏈的結(jié)構(gòu)原則：含硫少的交聯(lián)鏈鍵能較大，耐熱性好，如果交聯(lián)鍵是C-C或C-O，鍵能更大，耐熱性更好。（氯丁橡膠用ZnO硫化交聯(lián)鍵為-C-O-C-，天然橡膠用過氧化物或輻射交聯(lián)，交聯(lián)鍵為-C-C-）2023/9/833第33頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月二.降低Tg，避免結(jié)晶，改善耐寒性耐寒性不足的原因是由于在低溫下橡膠會(huì)發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變或發(fā)生結(jié)晶，而導(dǎo)致橡膠變硬變脆，喪失彈性。而導(dǎo)致聚合物玻璃化的原因是分子互相接近，分子間互相作用力加強(qiáng)，以致鏈段的運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，因此:2023/9/834第34頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月①任何增加分子鏈的活動(dòng)性，削弱分子間相互作用的措施都會(huì)使Tg下降，②任何降低聚合物結(jié)晶能力和結(jié)晶速度的措施均會(huì)增加聚合物的彈性，提高耐寒性（因?yàn)榻Y(jié)晶就是高分子鏈或鏈段規(guī)整排列，它會(huì)大大增加分子間相互作用力，使聚合物強(qiáng)度增加，彈性下降）2023/9/835第35頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月1.加增塑劑：削弱分子間作用力如氯丁膠Tg-45℃，加葵二酸二丁酯（-80℃）可使其的Tg-62℃；如用磷酸三甲酚酯（-64℃）可使其Tg-57℃?？梢娫鏊苄Ч粌H與增塑劑結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與它本身Tg有關(guān)，增塑劑的Tg越低，則增塑聚合物的Tg也越低。注意增塑劑的副作用它使分子鏈活動(dòng)性增加，也為形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件，所以用增塑劑降低Tg的同時(shí)，也要考慮結(jié)晶形成的可能性。2023/9/836第36頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月2.用共聚法聚苯乙烯有大的側(cè)基，所以主鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)難，較剛性，Tg高于室溫，但共聚后的丁苯橡膠為-53℃聚丙烯晴有極性，所以主鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)難，較剛性，Tg高于室溫，用丁二烯與丙烯晴共聚后的丁睛橡膠為-42℃2023/9/837第37頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月3.降低聚合物結(jié)晶能力線型聚乙烯分子鏈很柔，Tg很低，但由于規(guī)整度高，所以結(jié)晶，聚乙烯難以當(dāng)橡膠用，引入體積較小的非極性取代基甲基來破壞其聚乙烯分子鏈的規(guī)整性，從而破壞其結(jié)晶性，這就是乙烯與丙烯共聚橡膠Tg=-60℃。通過破壞鏈的規(guī)整性來降低聚合物結(jié)晶能力，改善了彈性但副作用是有損于強(qiáng)度。

2023/9/838第38頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)粘彈性3-1松弛現(xiàn)象3-2蠕變3-3應(yīng)力松弛3-4滯后3-5力學(xué)損耗3-6測(cè)定粘彈性的方法3-7粘彈性模型3-8粘彈性與時(shí)間、溫度的關(guān)系（時(shí)溫等效）3-9波爾茲曼迭加原理2023/9/839第39頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月3-1高聚物的力學(xué)松弛現(xiàn)象力學(xué)松弛——高聚物的力學(xué)性能隨時(shí)間的變化統(tǒng)稱力學(xué)松弛最基本的有：蠕變應(yīng)力松弛滯后力學(xué)損耗2023/9/840第40頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月①理想彈性體受外力后，平衡形變瞬時(shí)達(dá)到，應(yīng)變正比于應(yīng)力，形變與時(shí)間無關(guān)②理想粘性體受外力后，形變是隨時(shí)間線性發(fā)展的，應(yīng)變速率正比于應(yīng)力③高聚物的形變與時(shí)間有關(guān)，這種關(guān)系介于理想彈性體和理想粘性體之間，也就是說，應(yīng)變和應(yīng)變速率同時(shí)與應(yīng)力有關(guān)，因此高分子材料常稱為粘彈性材料。2023/9/841第41頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月形變時(shí)間交聯(lián)高聚物理想彈性體理想粘性體線性高聚物2023/9/842第42頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月3-2

蠕變?nèi)渥儯涸谝欢ǖ臏囟群秃愣ǖ耐饬ψ饔孟拢ɡ?，壓力，扭力等），材料的形變隨時(shí)間的增加而逐漸增大的現(xiàn)象。蠕變過程包括下面三種形變：

普彈形變、高彈形變、粘性流動(dòng)2023/9/843第43頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴普彈形變高分子材料受到外力作用時(shí)，分子鏈內(nèi)部鍵長(zhǎng)和鍵角立刻發(fā)生變化，形變量很小，外力除去后，普彈形變立刻完全恢復(fù)，與時(shí)間無關(guān)。應(yīng)力普彈形變普彈形變模量2023/9/844第44頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月示意圖2023/9/845第45頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵高彈形變是分子鏈通過鏈段運(yùn)動(dòng)逐漸伸展的過程，形變量比普彈形變大得多，形變與時(shí)間成指數(shù)關(guān)系，外力除去高彈形變逐漸恢復(fù)。應(yīng)力高彈形變高彈形變模量

松弛時(shí)間2023/9/846第46頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月示意圖2023/9/847第47頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶粘性流動(dòng)分子間無交聯(lián)的線形高聚物，則會(huì)產(chǎn)生分子間的相對(duì)滑移，它與時(shí)間成線性關(guān)系，外力除去后，粘性形變不能恢復(fù)，是不可逆形變應(yīng)力本體粘度2023/9/848第48頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月示意圖2023/9/849第49頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月高聚物受到外力作用時(shí)，三種形變是一起發(fā)生的，材料總形變?yōu)橛捎谑遣豢赡嫘巫?，所以?duì)于線形高聚物來講，外力除去后，總會(huì)留下一部分不可恢復(fù)的形變。2023/9/850第50頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月⑷三種形變的相對(duì)比例依具體條件不同而不同時(shí)，主要是時(shí)，主要是和

T＞＞Tg時(shí)，，，都較顯著

2023/9/851第51頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月⑸蠕變與溫度高低及外力大小有關(guān)溫度過低（在Tg以下）或外力太小，蠕變很小，而且很慢，在短時(shí)間內(nèi)不易觀察到溫度過高（在Tg以上很多）或外力過大，形變發(fā)展很快，也不易觀察到蠕變溫度在Tg以上不多，鏈段在外力下可以運(yùn)動(dòng)，但運(yùn)動(dòng)時(shí)受的內(nèi)摩擦又較大，則可觀察到蠕變2023/9/852第52頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月⑹不同種類高聚物蠕變行為不同線形非晶態(tài)高聚物如果時(shí)作試驗(yàn)只能看到蠕變的起始部分，要觀察到全部曲線要幾個(gè)月甚至幾年如果時(shí)作實(shí)驗(yàn)，只能看到蠕變的最后部分在附近作試驗(yàn)可在較短的時(shí)間內(nèi)觀察到全部曲線2023/9/853第53頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月交聯(lián)高聚物的蠕變無粘性流動(dòng)部分

晶態(tài)高聚物的蠕變不僅與溫度有關(guān)，而且由于再結(jié)晶等情況，使蠕變比預(yù)期的要大2023/9/854第54頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月⑺應(yīng)用各種高聚物在室溫時(shí)的蠕變現(xiàn)象很不相同，了解這種差別對(duì)于系列實(shí)際應(yīng)用十分重要1——PSF(聚砜)

2——聚苯醚3——PC4——改性聚苯醚5——ABS（耐熱）6——POM7——尼龍8——ABS2.01.51.00.5123456（％）78小時(shí)1000200023℃時(shí)幾種高聚物蠕變性能2023/9/855第55頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月可以看出：主鏈含芳雜環(huán)的剛性鏈高聚物，具有較好的抗蠕變性能，所以成為廣泛應(yīng)用的工程塑料，可用來代替金屬材料加工成機(jī)械零件。蠕變較嚴(yán)重的材料，使用時(shí)需采取必要的補(bǔ)救措施。2023/9/856第56頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：硬PVC抗蝕性好，可作化工管道，但易蠕變，所以使用時(shí)必須增加支架。例2：PTFE是塑料中摩擦系數(shù)最小的，所以有很好的自潤(rùn)滑性能，但蠕變嚴(yán)重，所以不能作機(jī)械零件，卻是很好的密封材料。例3：橡膠采用硫化交聯(lián)的辦法來防止由蠕變產(chǎn)生分子間滑移造成不可逆的形變。2023/9/857第57頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月3-3應(yīng)力松弛

定義：在恒定溫度、應(yīng)變保持不變的情況下，聚合物的應(yīng)力隨時(shí)間的增加而逐漸衰減，這一現(xiàn)象叫應(yīng)力松弛。（StressRelax）例如：拉伸一塊未交聯(lián)的橡膠到一定長(zhǎng)度，并保持長(zhǎng)度不變，隨著時(shí)間的增加，這塊橡膠的回彈力會(huì)逐漸減小，這是因?yàn)槔锩娴膽?yīng)力在慢慢減小，最后變?yōu)?。因此用未交聯(lián)的橡膠來做傳動(dòng)帶是不行的。

2023/9/858第58頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月

起始應(yīng)力松弛時(shí)間

應(yīng)力松弛和蠕變是一個(gè)問題的兩個(gè)方面，都反映了高聚物內(nèi)部分子的三種運(yùn)動(dòng)情況：當(dāng)高聚物一開始被拉長(zhǎng)時(shí)，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來運(yùn)動(dòng)以減少或消除內(nèi)部應(yīng)力。

2023/9/859第59頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）如果，如常溫下的橡膠，鏈段易運(yùn)動(dòng)，受到的內(nèi)摩擦力很小，分子很快順著外力方向調(diào)整，內(nèi)應(yīng)力很快消失（松弛了），甚至可以快到覺察不到的程度（2）如果，如常溫下的塑料，雖然鏈段受到很大的應(yīng)力，但由于內(nèi)摩擦力很大，鏈段運(yùn)動(dòng)能力很小，所以應(yīng)力松弛極慢，也就不易覺察到2023/9/860第60頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）如果溫度接近（附近幾十度），應(yīng)力松弛可以較明顯地被觀察到，如軟PVC絲，用它來縛物，開始扎得很緊，后來就會(huì)慢慢變松，就是應(yīng)力松弛比較明顯的例子（4）只有交聯(lián)高聚物應(yīng)力松弛不會(huì)減到零（因?yàn)椴粫?huì)產(chǎn)生分子間滑移），而線形高聚物的應(yīng)力松弛可減到零2023/9/861第61頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月3-4滯后現(xiàn)象（Delay）高聚物作為結(jié)構(gòu)材料，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往受到交變力的作用。例如輪胎，傳動(dòng)皮帶，齒輪，消振器等，它們都是在交變力作用的場(chǎng)合使用的。以輪胎為例，車在行進(jìn)中，它上面某一部分一會(huì)兒著地，一會(huì)離地，受到的是一定頻率的外力，它的形變也是一會(huì)大，一會(huì)小，交替地變化。2023/9/862第62頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月例如：汽車每小時(shí)走60km，相當(dāng)于在輪胎某處受到每分鐘300次周期性外力的作用（假設(shè)汽車輪胎直徑為1m，周長(zhǎng)則為3.14×1，速度為1000m/1min＝1000/3.14＝300r/1min）。把輪胎的應(yīng)力和形變隨時(shí)間的變化記錄下來，可以得到下面兩條波形曲線：

2023/9/863第63頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/9/864第64頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月滯后現(xiàn)象：高聚物在交變力作用下，形變落后于應(yīng)力變化的現(xiàn)象解釋：鏈段在運(yùn)動(dòng)時(shí)要受到內(nèi)摩擦力的作用，當(dāng)外力變化時(shí)鏈段的運(yùn)動(dòng)還跟不上外力的變化，形變落后于應(yīng)力，有一個(gè)相位差，越大，說明鏈段運(yùn)動(dòng)愈困難，愈是跟不上外力的變化。2023/9/865第65頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴高聚物的滯后現(xiàn)象與其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)：通常剛性分子滯后現(xiàn)象?。ㄈ缢芰希?；柔性分子滯后現(xiàn)象嚴(yán)重（如橡膠）⑵滯后現(xiàn)象還受到外界條件的影響2023/9/866第66頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月外力作用的頻率如果外力作用的頻率低，鏈段能夠來得及運(yùn)動(dòng)，形變能跟上應(yīng)力的變化，則滯后現(xiàn)象很小。只有外力的作用頻率處于某一種水平，使鏈段可以運(yùn)動(dòng)，但又跟不上應(yīng)力的變化，才會(huì)出現(xiàn)明顯的滯后現(xiàn)象2023/9/867第67頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度的影響溫度很高時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)很快，形變幾乎不落后應(yīng)力的變化，滯后現(xiàn)象幾乎不存在溫度很低時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)速度很慢，在應(yīng)力增長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)形變來不及發(fā)展，也無滯后只有在某一溫度下（Tg上下幾十度范圍內(nèi)），鏈段能充分運(yùn)動(dòng)，但又跟不上應(yīng)力變化，滯后現(xiàn)象就比較嚴(yán)重2023/9/868第68頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月

★增加頻率與降低溫度對(duì)滯后有相同的影響

★降低頻率與升高溫度對(duì)滯后有相同的影響2023/9/869第69頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月3-5力學(xué)損耗輪胎在高速行使相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間后，立即檢查內(nèi)層溫度，為什么達(dá)到燙手的程度？高聚物受到交變力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生滯后現(xiàn)象，上一次受到外力后發(fā)生形變?cè)谕饬θコ筮€來不及恢復(fù)，下一次應(yīng)力又施加了，以致總有部分彈性儲(chǔ)能沒有釋放出來。這樣不斷循環(huán)，那些未釋放的彈性儲(chǔ)能都被消耗在體系的自摩擦上，并轉(zhuǎn)化成熱量放出。2023/9/870第70頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月這種由于力學(xué)滯后而使機(jī)械功轉(zhuǎn)換成熱的現(xiàn)象，稱為力學(xué)損耗或內(nèi)耗。以應(yīng)力～應(yīng)變關(guān)系作圖時(shí)，所得的曲線在施加幾次交變應(yīng)力后就封閉成環(huán)，稱為滯后環(huán)或滯后圈，此圈越大，力學(xué)損耗越大回縮曲線拉伸曲線2023/9/871第71頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：對(duì)于作輪胎的橡膠，則希望它有最小的力學(xué)損耗才好順丁膠：內(nèi)耗小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有側(cè)基，鏈段運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦較小丁苯膠：內(nèi)耗大，結(jié)構(gòu)含有較大剛性的苯基，鏈段運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦較大丁腈膠：內(nèi)耗大，結(jié)構(gòu)含有極性較強(qiáng)的氰基，鏈段運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦較大丁基膠：內(nèi)耗比上面幾種都大，側(cè)基數(shù)目多，鏈段運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦更大2023/9/872第72頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：對(duì)于作為防震材料，要求在常溫附近有較大的力學(xué)損耗（吸收振動(dòng)能并轉(zhuǎn)化為熱能）對(duì)于隔音材料和吸音材料，要求在音頻范圍內(nèi)有較大的力學(xué)損耗（當(dāng)然也不能內(nèi)耗太大，否則發(fā)熱過多，材料易于熱態(tài)化）2023/9/873第73頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月在正弦應(yīng)力作用下，高聚物的應(yīng)變是相同角頻率的正弦函數(shù)，與應(yīng)力間有相位差交變應(yīng)力應(yīng)變展開得：

應(yīng)力同相位比應(yīng)力落后普彈性粘性

2023/9/874第74頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系可用模量表達(dá)：由于相位差的存在，模量將是一個(gè)復(fù)數(shù)，叫復(fù)變模量：2023/9/875第75頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)變模量的實(shí)數(shù)部分表示物體在形變過程中由于彈性形變而儲(chǔ)存的能量，叫儲(chǔ)能模量，它反映材料形變時(shí)的回彈能力（彈性）復(fù)變模量的虛數(shù)部分表示形變過程中以熱的形式損耗的能量，叫損耗模量，它反映材料形變時(shí)內(nèi)耗的程度（粘性）

滯后角力學(xué)損耗因子2023/9/876第76頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)p耗模量損耗因子儲(chǔ)能模量2023/9/877第77頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月①，這兩根曲線在很小或很大時(shí)幾乎為0；在曲線兩側(cè)幾乎也與無關(guān)，這說明：交變應(yīng)力頻率太小時(shí)，內(nèi)耗很小，當(dāng)交變應(yīng)力頻率太大時(shí)，內(nèi)耗也很小。②只有當(dāng)為某一特定范圍時(shí)，鏈段又跟上又跟不上外力時(shí)，才發(fā)生滯后，產(chǎn)生內(nèi)耗，彈性儲(chǔ)能轉(zhuǎn)化為熱能而損耗掉，曲線則表現(xiàn)出很大的能量吸收2023/9/878第78頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月3-6測(cè)定高聚物粘彈性的實(shí)驗(yàn)方法蠕變儀高聚物的蠕變?cè)囼?yàn)可在拉伸，壓縮，剪切，彎曲下進(jìn)行。2023/9/879第79頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月（１）拉伸蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)（塑料）原理：對(duì)試樣施加恒定的外力（加力可以是上夾具固定，自試樣下面直接掛荷重），測(cè)定應(yīng)變隨時(shí)間的變化夾具試樣荷重2023/9/880第80頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月注：對(duì)于硬塑料，長(zhǎng)度變化較小，通常在試樣表面貼應(yīng)變片（類似電子秤的裝置，可以將力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮柚担贸鰬?yīng)變值），測(cè)定拉伸過程中電阻值的變化而得出應(yīng)變值。2023/9/881第81頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月（２）剪切蠕變（交聯(lián)橡膠）材料受的剪切應(yīng)力在這種恒切應(yīng)力下測(cè)定應(yīng)變隨時(shí)間的變化。2023/9/882第82頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)力松弛拉伸應(yīng)力松弛（橡膠和低模量高聚物的應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)）

2023/9/883第83頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月動(dòng)態(tài)扭擺儀扭擺測(cè)量原理：由于試樣內(nèi)部高分子的內(nèi)摩擦作用，使得慣性體的振動(dòng)受到阻尼后逐漸衰減，振幅隨時(shí)間增加而減小。2023/9/884第84頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月3-7粘彈性模型彈簧能很好地描述理想彈性體力學(xué)行為（虎克定律）粘壺能很好地描述理想粘性流體力學(xué)行為（牛頓流動(dòng)定律）高聚物的粘彈性可以通過彈簧和粘壺的各種組合得到描述，兩者串聯(lián)為麥克斯韋模型，兩者并聯(lián)為開爾文模型。2023/9/885第85頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴Maxwell模型由一個(gè)彈簧和一個(gè)粘壺串聯(lián)而成當(dāng)一個(gè)外力作用在模型上時(shí)彈簧和粘壺所受的應(yīng)力相同所以有：

2023/9/886第86頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月代入上式得：這就是麥克斯韋模型的運(yùn)動(dòng)方程式

2023/9/887第87頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用：Maxwell模型來模擬應(yīng)力松弛過程特別有用（但不能用來模擬交聯(lián)高聚物的應(yīng)力松弛）Maxwell模型來模擬高聚物的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為（不行）Maxwell模型用于模擬蠕變過程是不成功的2023/9/888第88頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月（２）開爾文模型是由彈簧與粘壺并聯(lián)而成的作用在模型上的應(yīng)力兩個(gè)元件的應(yīng)變總是相同：

2023/9/889第89頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月所以模型運(yùn)動(dòng)方程為：應(yīng)用：Kelvin模型可用來模擬高聚物的蠕變過程Kelvin模型可用來模擬高聚物的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為Kelvin模型不能用來模擬應(yīng)力松弛過程2023/9/890第90頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月Δ兩個(gè)模型的不足：Maxwell模型在恒應(yīng)力情況下不能反映出松弛行為Kelvin模型在恒應(yīng)變情況下不能反映出應(yīng)力松弛2023/9/891第91頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月（３）四元件模型是根據(jù)高分子的運(yùn)動(dòng)機(jī)理設(shè)計(jì)的（因?yàn)楦呔畚锏男巫兪怯扇糠纸M成的）2023/9/892第92頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月①由分子內(nèi)部鍵長(zhǎng)，鍵角改變引起的普彈形變，它是瞬間完成的，與時(shí)間無關(guān)，所以可用一個(gè)硬彈簧來模擬。②由鏈段的伸展，蜷曲引起的高彈形變隨時(shí)間而變化，可用彈簧與粘壺并聯(lián)來模擬。③高分子本身相互滑移引起的粘性流動(dòng)，這種形變隨時(shí)間線性變化，可用粘壺來模擬。2023/9/893第93頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月我們可以把四元件模型看成是Maxwell和Kelvin模型的串聯(lián)實(shí)驗(yàn)表明：四元件模型是較成功的，在任何情況下均可反映彈性與粘性同時(shí)存在力學(xué)行為。不足：只有一個(gè)松弛時(shí)間，不能完全反映高聚物粘彈性的真實(shí)變化情況，因?yàn)殒湺斡写笮?，?duì)應(yīng)的松弛時(shí)間不同。2023/9/894第94頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月3-8時(shí)溫等效原理1．要使高分子鏈段產(chǎn)生足夠大的活動(dòng)性才能表現(xiàn)出高彈態(tài)形變，需要一定的松弛時(shí)間；要使整個(gè)高分子鏈能夠移動(dòng)而表現(xiàn)出粘性流動(dòng)，也需要一定的松弛時(shí)間。2．當(dāng)溫度升高時(shí)，鏈段活動(dòng)性增強(qiáng)，所以同一個(gè)力學(xué)行為在較高溫度下，在較短時(shí)間內(nèi)看到；同一力學(xué)行為也可以在較低溫度，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)看到。所以升高溫度等效于延長(zhǎng)觀察時(shí)間。對(duì)于交變力的情況下，降低頻率等效于延長(zhǎng)觀察時(shí)間。2023/9/895第95頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月3.借助于轉(zhuǎn)換因子可以將在某一溫度下測(cè)定的力學(xué)數(shù)據(jù)，變成另一溫度下的力學(xué)數(shù)據(jù)，這就是時(shí)溫等效原理。4.實(shí)用意義通過不同溫度下可以試驗(yàn)測(cè)得的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行比較或換算，得到有些高聚物實(shí)際上無法實(shí)測(cè)的結(jié)果(PE)2023/9/896第96頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月由實(shí)驗(yàn)曲線迭合曲線

123-2-101234567892023/9/897第97頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月將平移量～溫度作圖25-80002023/9/898第98頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)證明，很多非晶態(tài)線形高分子基本符合這條曲線。所以W，F(xiàn)，L三人提出如下經(jīng)驗(yàn)公式：表明移動(dòng)因子與溫度與參考溫度之差有關(guān)2023/9/899第99頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)選為參考溫度時(shí)，則WLF方程變?yōu)椋憾?dāng)時(shí)，所有高聚物都可找到一個(gè)參考溫度，溫度通常落在這時(shí)，WLF方程為：2023/9/8100第100頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月3-9Boltzmann迭加原理是高聚物粘彈性的一個(gè)簡(jiǎn)單但又非常重要的原理，這個(gè)原理指出:高聚物的蠕變是其整個(gè)負(fù)荷歷史的函數(shù)。每個(gè)負(fù)荷對(duì)高聚物蠕變的貢獻(xiàn)是獨(dú)立的，因而各負(fù)荷的總的效應(yīng)等于各個(gè)負(fù)荷效應(yīng)的加和。最終的形變是各個(gè)負(fù)荷所貢獻(xiàn)的形變的簡(jiǎn)單加和?？梢愿鶕?jù)有限的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，來預(yù)測(cè)高聚物在很寬的負(fù)荷范圍內(nèi)的力學(xué)性質(zhì)。2023/9/8101第101頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)極限力學(xué)行為4-1概述4-2應(yīng)力應(yīng)變曲線4-3屈服4-4冷拉與成頸4-5銀紋與應(yīng)力發(fā)白4-6強(qiáng)度與破壞2023/9/8102第102頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月4-1概述①非極限范圍內(nèi)的小形變：可用模量來表示形變特性極限范圍內(nèi)的大形變：要用應(yīng)力～應(yīng)變曲線來反映這一過程2023/9/8103第103頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月②由應(yīng)力～應(yīng)變曲線上可獲得的反映破壞過程的力學(xué)量:揚(yáng)氏模量屈服應(yīng)力屈服伸長(zhǎng)斷裂強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度）斷裂伸長(zhǎng)2023/9/8104第104頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月③高聚物的力學(xué)性能與溫度和力的作用速率有關(guān)，因此在試驗(yàn)和應(yīng)用中務(wù)必牢牢記住：必須標(biāo)明溫度和施力速率（或形變速率），切勿將正常形變速率下測(cè)試數(shù)據(jù)用于持久力作用或沖擊力作用下的場(chǎng)合下；切勿將正常溫度下得到的數(shù)據(jù)用于低溫或高溫下。只有在寬廣的溫度范圍和形變速率范圍內(nèi)測(cè)得的數(shù)據(jù)才可以幫助我們判斷高聚物材料的強(qiáng)度、硬軟、韌脆，再根據(jù)環(huán)境的要求，才能選出合適的材料來進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用。2023/9/8105第105頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月④材料破壞有二種方式，可從拉伸應(yīng)力~應(yīng)變曲線的形狀和破壞是斷面形狀來區(qū)分：脆性破壞:①試樣在出現(xiàn)屈服點(diǎn)之前斷裂②斷裂表面光滑韌性破壞:①試樣在拉伸過程中有明顯屈服點(diǎn)和頸縮現(xiàn)象②短裂表面粗糙2023/9/8106第106頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月⑤拉伸應(yīng)力曲線反映的材料的力學(xué)性質(zhì)力學(xué)參量力學(xué)性質(zhì)

彈性模量剛性屈服點(diǎn)彈性斷裂伸長(zhǎng)延性屈服應(yīng)力強(qiáng)度（或斷裂強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度）應(yīng)力應(yīng)變曲線下部的面積韌性彈性線下部的面積回彈性2023/9/8107第107頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月4-2應(yīng)力-應(yīng)變曲線1.高聚物的應(yīng)力—應(yīng)變綜合曲線屈服應(yīng)變彈性線性B（屈服點(diǎn)）C斷裂點(diǎn)塑性2023/9/8108第108頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月上面是典型的應(yīng)力—應(yīng)變曲線實(shí)際聚合物材料，通常是綜合曲線的一部分或是其變異。處于玻璃態(tài)的塑料只在一段范圍內(nèi)才具有這種形狀。處于高彈態(tài)的橡膠，只有在溫度較低和分子量很大時(shí)具有這種形狀。2023/9/8109第109頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月分析：以B點(diǎn)為界分為二部分：B點(diǎn)以前（彈性區(qū)域）：除去應(yīng)力，材料能恢復(fù)原樣，不留任何永久變形。斜率即為揚(yáng)氏模量。B點(diǎn)以后（塑性區(qū)域）：除去外力后，材料不再恢復(fù)原樣，而留有永久變形，我們稱材料“屈服”了，B點(diǎn)以后總的趨勢(shì)是載荷幾乎不增加但形變卻增加很多2023/9/8110第110頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月B點(diǎn)：屈服點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力—屈服應(yīng)力B點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變—屈服應(yīng)變C點(diǎn)：斷裂點(diǎn)C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力—斷裂應(yīng)力（斷裂強(qiáng)度）—抗拉強(qiáng)度C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變—斷裂伸長(zhǎng)率2023/9/8111第111頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月聚合物力學(xué)類型軟而弱軟而韌硬而脆硬而強(qiáng)硬而韌聚合物應(yīng)力—應(yīng)變曲線應(yīng)力應(yīng)變曲線特點(diǎn)模量（剛性）低低高高高屈服應(yīng)力（強(qiáng)度）低低高高高極限強(qiáng)度（強(qiáng)度）低中高高斷裂伸長(zhǎng)（延性）中等按屈服應(yīng)力低中高應(yīng)力應(yīng)變曲線下面積（韌）小中小中大實(shí)例聚合物凝膠橡膠.增塑.PVC.PE.PTFEPS.PMMA.固化酚醛樹脂斷裂前無塑性形變斷裂前有銀紋硬PVCABS.PC.PE.PA有明顯的屈服和塑性形變.韌性好2023/9/8112第112頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月4-3高聚物的屈服1.高聚物屈服點(diǎn)的特征大多數(shù)高聚物有屈服現(xiàn)象，最明顯的屈服現(xiàn)象是拉伸中出現(xiàn)的細(xì)頸現(xiàn)象。它是獨(dú)特的力學(xué)行為。并不是所有的高聚物材料都表現(xiàn)出屈服過程，這是由于溫度和時(shí)間對(duì)高聚物的性能的影響往往掩蓋了屈服行為的普遍性，有的高聚物出現(xiàn)細(xì)頸和冷拉，而有的高聚物脆性易斷。

2023/9/8113第113頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)屈服應(yīng)變大：高聚物的屈服應(yīng)變比金屬大得多，金屬0.01左右，高聚物0.2左右（例如PMMA的切變屈服為0.25，壓縮屈服為0.13）(2)屈服過程有應(yīng)變軟化現(xiàn)象：許多高聚物在過屈服點(diǎn)后均有一個(gè)應(yīng)力不太大的下降，叫應(yīng)變軟化，這時(shí)應(yīng)變?cè)龃?，?yīng)力反而下降。2023/9/8114第114頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)屈服應(yīng)力依賴應(yīng)變速率：應(yīng)變速率增大，屈服應(yīng)力增大。應(yīng)變速率對(duì)PMMA真應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響應(yīng)變速率增大12341——0.2吋分真應(yīng)變4——1.28吋/分3——1.13吋/分2——0.8吋/分真應(yīng)力2023/9/8115第115頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)屈服應(yīng)力依賴于溫度：溫度升高，屈服應(yīng)力下降。在溫度達(dá)到時(shí)，屈服應(yīng)力等于0溫度對(duì)醋酸纖維素應(yīng)力～應(yīng)變曲線的影響應(yīng)力應(yīng)變80℃65℃50℃25℃0℃－25℃2023/9/8116第116頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)屈服應(yīng)力受流體靜壓力的影響：壓力增大，屈服應(yīng)力增大。1.7千巴1巴0.69千巴3.2千巴切應(yīng)力切應(yīng)變2023/9/8117第117頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月(6)高聚物屈服應(yīng)力不等于壓縮屈服應(yīng)力，一般后者大一些。所以高聚物取向薄膜不同方向上的屈服應(yīng)力差別很大。(7)高聚物在屈服時(shí)體積略有縮小。2023/9/8118第118頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月2.真應(yīng)力-應(yīng)變曲線及屈服判據(jù)三種類型DE012301230123由無法作切線，不能成頸由可作兩條切線，有兩個(gè)點(diǎn)滿足屈服條件，D點(diǎn)時(shí)屈服點(diǎn)，E點(diǎn)開始冷拉由可作一條切線，曲線上有一個(gè)點(diǎn)滿足，此點(diǎn)為屈服點(diǎn)，在此點(diǎn)高聚物成頸2023/9/8119第119頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月3.屈服機(jī)理(1)銀紋屈服---銀紋現(xiàn)象與應(yīng)力發(fā)白1)銀紋現(xiàn)象：很多高聚物，尤其是玻璃態(tài)透明高聚物（PS、PMMA、PC）在儲(chǔ)存過程及使用過程中，往往會(huì)在表面出現(xiàn)像陶瓷的那樣，肉眼可見的微細(xì)的裂紋，這些裂紋，由于可以強(qiáng)烈地反射可見光看上去是閃亮的，所以又稱為銀紋crage2023/9/8120第120頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月原因：a是高聚物受到張應(yīng)力作用時(shí)，在材料某些薄弱環(huán)節(jié)上應(yīng)力集中，而產(chǎn)生局部塑性形變，而在材料表面或內(nèi)部出現(xiàn)垂直于應(yīng)力方向的微細(xì)凹槽或“裂紋”的現(xiàn)象b環(huán)境因素也會(huì)促進(jìn)銀紋產(chǎn)生，化學(xué)物質(zhì)擴(kuò)散到高聚物中，使微觀表面溶脹或增塑，增加分子鏈段的活動(dòng)性，玻璃化溫度下降促進(jìn)銀紋產(chǎn)生，另外，試樣表面的缺陷和擦傷處也易產(chǎn)生銀紋，或起始于試樣內(nèi)部空穴或夾雜物的邊界處，這些缺陷造成應(yīng)力集中，有利于銀紋產(chǎn)生2023/9/8121第121頁，課件共133頁，創(chuàng)作于2023年2月2)應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象：橡膠改性的PS：HIPS或ABS在受到破壞時(shí)，其應(yīng)力面變成乳白色，這就是