時(shí)溫等效在蠕變研究中的應(yīng)用

介紹時(shí)溫等效

高聚物的同一力學(xué)松弛現(xiàn)象可以在較高的溫度、較短的時(shí)間觀察到，也可以在較低的溫度下、較長時(shí)間內(nèi)觀察到。因此，升高溫度與延長觀察時(shí)間對分子運(yùn)動(dòng)是等效的，對高聚物的粘彈行為也是等效的。WLF方程為經(jīng)典的時(shí)溫轉(zhuǎn)換模型，是從大量非晶態(tài)聚合物時(shí)溫轉(zhuǎn)換實(shí)事中總結(jié)出來的。蠕變固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長而增加的現(xiàn)象。它與塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時(shí)間相當(dāng)長，它在應(yīng)力小于彈性極限施加的力時(shí)也能出現(xiàn)。蠕變后效理論則認(rèn)為，蠕變現(xiàn)象實(shí)質(zhì)上是塑性后效，去除應(yīng)力之后，后效應(yīng)變是不可恢復(fù)的，若以塑性變形規(guī)律為基礎(chǔ)，可將分解為兩部分：測量方法動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀（DMA）通過動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀(DMA-Q800)測試試樣蠕變特性。蠕變試驗(yàn)機(jī)蠕變試驗(yàn)機(jī)主要用于金屬、非金屬材料的拉伸、壓縮持久、蠕變、松弛試驗(yàn)以及低周疲勞和蠕變疲勞試驗(yàn)應(yīng)用在聚合物材料的研究中，常常需要考察材料在超短時(shí)間尺度（如沖擊、消聲）或超長時(shí)間尺度（如蠕變）的力學(xué)行為。然而，直接在動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀或旋轉(zhuǎn)流變儀上直接設(shè)置這些極端的時(shí)間尺度（時(shí)間、頻率）往往是行不通或者不可取的。原因是在極短的時(shí)間下儀器的效應(yīng)不可忽略，而另一方面，太長的時(shí)間尺度又過于耗時(shí)從而導(dǎo)致研發(fā)周期過長、效率低下。

實(shí)際的蠕變?nèi)崃繙y量實(shí)驗(yàn)中，往往可以利用時(shí)溫等效原理，將一個(gè)溫度下極端時(shí)間尺度的測量變換到另外一個(gè)溫度下的常規(guī)時(shí)間尺度進(jìn)行。01在數(shù)據(jù)處理過程中采用時(shí)間-應(yīng)力疊加原理(time-stresssuperpositionprinciple,TSSP)和時(shí)間-溫度-應(yīng)力疊加原理(timetemperature-stresssuperpositionprinciple,TTSSP)將材料的彎曲蠕變響應(yīng)特性利用時(shí)溫等效測繪出來意義利用該原理，可以得到一些實(shí)際上無法從直接實(shí)驗(yàn)測量得到的結(jié)果。例如，要得到低溫某一指定溫度時(shí)天然橡膠的應(yīng)力松弛行為，由于溫度過低，蠕變進(jìn)行得很慢，要得到需要的數(shù)據(jù)可能需要等待幾個(gè)世紀(jì)甚至更長時(shí)間