高聚物的力学松驰.ppt

7.2 聚合物的粘弹性 The Viscoelasticity of Polymers 普通粘、弹概念 虎克定律 Hooke’s law 弹 性 与 粘 性 比 较 高聚物粘弹性 The viscoelasticity of polymers Comparison s = const. 7.2.1 力学松弛或粘弹现象 理想弹性体和粘性体的蠕变和蠕变回复 高分子材料蠕变包括三个形变过程： 外力作用时间问题 线形和交联聚合物的蠕变全过程 如何防止蠕变？ 理想弹性体和理想粘性体的应力松弛 交联和线形聚合物的应力松弛 7.2.1.2 动态粘弹性Dynamic viscoelasticity 粘性响应 Comparing 产生滞后原因 损耗的功?W (3) 内耗 Internal friction (力学损耗) 内耗的定义 Application 应用 Characterization of internal friction内耗的表征 动态模量 储能模量 E’ 和损耗模量 E’’ Physical meanings 损耗角正切 内耗的测定方法 时效减量 (2) Rheovibron and Autovibron 影响内耗的因素 DMTA results c. 频率 DMA result - for frequency d. 次级运动的影响 用来分析分子结构运动的特点 PS For plastics 7.2.2 Linear viscoelasticity 线性粘弹性模型 理想弹性体 - Spring 弹簧 理想粘性体 - Dashpot 粘壶 7.2.2.1 Maxwell element Kinetic equation 运动方程 (1) 蠕变分析 Creep Analysis (2) 应力松弛分析 Stress Relaxation Analysis Relaxation time 松弛时间 t的物理含义 应力松弛时间越短，松弛进行得越快；即?越小，越接近理想粘性；?越大，越接近理想弹性。 Maxwell 模型的缺点 7.2.2.2 Kelvin element Kinetic equation 运动方程 (1)应力松弛分析 蠕变分析 Discussion 蠕变回复 The shortcoming of Kelvin element Maxwell和Kelvin模型比较 7.2.3 Boltzmann’s superpositon 波尔兹曼叠加原理 图示 Results of Boltzmann superposition 7.2.4 粘弹性的时温等效原理Time temperature superpositon Fast noodle 模量变化 时温等效原理示意图 Time-Temperature superpostion Example —— Polybutadiene Discussion WLF equation 应力松弛下的松弛模量 Application I 《4》WLF方程的应用(1) 某聚合物 Tg = - 10 OC 在一恒定外力作用下 25 OC时模量降到某一数值约需要 2 年 问：在80 OC下模量降到同一数值需时？ T1 = 25 OC T2 = 80 OC TS = 40 OC 粘弹性总结 内耗产生的原因: 当应力与形变的变化相一致时,没有滞后现象,每次形变所作的功等于恢复形变时所作的功,没有功的消耗；如果形变的变化跟不上应力的变化,发生滞后现象,则每一次循环变化就会有功的消耗(热能),称为力学损耗,也叫内耗.外力对体系所做的功：一方面用来改变链段的构象(产生形变),另一方面提供链段运动时克服内摩擦阻力所需要的能量. 对于作轮胎的橡胶，则希望它有最小的力学损耗才好 顺丁胶：内耗小，结构简单，没有侧基，链段运动的内摩擦较小 丁苯胶：内耗大，结构含有较大刚性的苯基，链段运动的内摩擦较大 丁晴胶：内耗大，结构含有极性较强的氰基，链段运动的内摩擦较大 丁基胶：内耗比上面几种都大，侧基数目多，链段运动的内摩擦更大。 对于作为防震材料，要求在常温附近有较大的力学损耗（吸收振动能并转化为热能） 对于隔音材料和吸音材料，要求在音频范围内有较大的力学损耗（当然也不能内耗太大，否则发热过多，材料易于热态化） 低温、松弛时间大、短时（高速） 弹 高温、松弛时间小、长时（低速） 粘 低温 短时 ?大 ?小 高温 长时 Temp. Time 一个纸杯装满水置于一张桌面上，用一发子弹桌面下部射入杯子，并从杯子的水中穿出，杯子仍位于桌面不动．如果纸杯里装的是一杯高聚物的稀溶液，这次，子弹把杯子打出了8米远．用松弛原理解释之． 解：低分子液体如水的