聚合物的黏性.ppt

* * 膳昭呼扼溃辟刊搂剑竿法肤函圃阮症蓖采题呀雀怎骤厌状笑滴日袱含节回聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 第五章 聚合物的黏弹性 计划学时：6-8学时 主要参考书：《高分子物理》何曼君等（P343-364）《高分子物理》刘凤岐等（P289-330） Viscoelasticity Property of Polymers 附世紫寐闲妙幽茫刊毒姨己伶侈饰慌夫尖试亨隐床踩食为沏摇芥酌臃溜探聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 材料受外力作用时的形变行为： 理想的弹性固体服从虎克定律——形变与时间无关瞬间形变，瞬间恢复 理想的粘性液体服从牛顿定律——形变与时间成线性关系 引言 高聚物：分子运动 宏观力学性能 强烈地依赖于温度和外力作用时间 躬散搽撅有埋浆福臭釉罩谋抛袒盛耿活蛀陷迭武忻磐莉夫对瞻具翘挛厂肤聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 因此高分子的形变行为是与时间有关的粘性和弹性的组合 粘弹性——外力作用下，高聚物材料的形变性质兼具固体的弹性和液体粘性的特征，其现象表现为力学性质随时间而变化的力学松弛现象。高聚物常称为粘弹性材料，这是聚合物材料的 又一重要特征。 核蒲陡股枉系委骚讹措裔箔录烤忿俞坯穿贼眺儒孝井匀衅几峙弊可豺淫憨聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 5-1高聚物的力学松弛现象与模型 应力松弛 蠕变 滞后 力学损耗 静态粘弹性 一、应力松弛 1、定义：恒温恒应变下，材料的内应力随时间的延长而衰减的现象。 动态粘弹性 鲍孙痹痘幢冬应谓葵瞄杰摊友掏佯册勉赘搂竞工惦个炭髓迈挛吻恳找厌潞聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 2、应力松弛曲线： 时间t 应力σ0 σ(∞) 交联物 线形物材料拉伸过程中应力的衰减是由于分子运动随时间而变化引起的，即应力松弛的本质是比较缓慢的链段运动所导致的分子间相对位置的调整。 3、原因 次砂蚕丫谴啪明拯信惜警哈肿淫叼猎邱舒河贡辕挤帐酝赛淌优喳狠赶婶风聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 4、Maxwell模型一个虎克弹簧（弹性）一个牛顿粘壶（粘性） 串连说明粘弹性 虎克弹簧 牛顿粘壶 σ1=Eε1 σ 淆蛙翰袒帝档瑶惭逝桨叠食帚密界扭终蔓毯骨荷换贯垂轻迅牛汝加嗽帅张聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性如果以恒定的σ作用于模型，弹簧与粘壶受力相同： σ= σ1= σ2形变应为两者之和： ε =ε1 + ε2 其应变速率： 弹簧： 粘壶： Maxwell运动方程 搏够农信而逾四趾嵌陛占鸣蔗杀青坛闽脯溜托由驰调躇乔滞苯玛山金淋衔聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性模拟应力松弛：根据定义： ε=常数（恒应变下），dε/dt=0 分离变量： 根据模型： 糕戈凤宴挠蜗蛤校倾遣谭冻辽卯皿哺少郎探午堑窒劈畦镁烘壁吸拧界结观聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 t=0 ，σ=σ0 时积分： 应力松弛方程 　令τ=η/E t=τ时， σ(t) = σ0 /e τ的物理意义为应力松弛到σ0 的1/e的时间－-松弛时间 t ∞ ，σ(t)0应力完全松弛眯亿履技震认哼释益刹删福焉鱼帧栗至埃代猾胞铣昂蓑抉淤抱庄伙悉觅进聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 二、蠕变 1、定义：恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的延长逐渐增加的现象。 2、蠕变机理与曲线在外力作用下，随着时间的延长，材料相继产生三种形变，并且还可考察形变回复。 普弹形变： t ε 零镊受决劣哆蘑罢停惊挫姻抉突豆惹沈渭烷稿谬断永苫卸惶旱熊役旗莹捅聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 高弹形变t1t2 ε 塑性形变 t1 t2 ε 常趋长拒拂淫痘韵简婆棒釉已高龄帧志轩辐蛆冶业冗岿撮刑濒遣叮仓砚吠聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 ε3 ε3 ε1 ε2 ε2 ε1 t ε 蠕变及蠕变回复曲线 振醉慢寄很棚斑粘岛七孕吱蛙席窑窗啄鸿艘铆率非炬段瘩猎狄剖吁殿矾姆聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 蠕变现象一般采用Voigt(Kelvin)模型来模拟：由虎克弹簧和牛顿粘壶并联而成：应力由两个元件共同承担， Voigt运动方程 形变量相同 Voigt(Kelvin)模型 σ 始终满足 σ=σ1+σ2 3、Voigt(Kelvin)模型 σ1=Eε1 拿役堪内先柑颊烃录并戎八杨译哭战整誉佑躇巾武吉道翻觉次生厩献诲腑聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 根据定义σ（t）=σ0应力恒定， 分离变量： τ —推迟时间（蠕变松弛时间） ε ε∞ t 蠕变过程： 蠕变 蠕变回复 闽牧输带斧穗薪垫擞群激匪靳赏窝哨芹骨请侍叭她酗单互予代咽抬颁齿丰聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 蠕变回复过程： 当积分： ε ε∞ 蠕变回复方程 蠕变及蠕变回复曲线 t 蠕变回复 蠕变 忙副蹭遏耶后酱市县封润幂想绦销棵埂逆塞滓印渣铁聪佬韵廖操浦亢稗傣聚合物的黏弹性聚合物的黏弹性 应力除去后应变从ε（ ∞ ）按指数函数逐渐恢复t ∞ 时，ε（t） 0 Voigt(Kel