高分子物理第七章概论.ppt

* * * * * * 玻璃纤维增强（玻璃纤维与唤氧树脂）：一层玻璃纤维，一层环氧，刷出来。 受力主体变为纤维，因此纤维要搭接好。纤维是一种高度取向结构，从而强度好。 问题：玻璃纤维是一个方向好还是多向好？ * 图26 材料拉伸实验的应力-应变曲线 拉伸断裂实验中，材料拉伸应力-应变曲线下的面积（下图）相当于试样拉伸断裂所消耗的能量，也表征材料韧性的大小。断裂强度 高和断裂伸长率 大的材料韧性也好。 但这个能量与抗冲击强度不同。不同在于，两种实验的应变速率不同，拉伸实验速率慢而冲击速率极快；拉伸曲线求得的能量为断裂时材料单位体积所吸收的能量，而冲击实验只关心断裂区表面吸收的能量。 * 二、影响聚合物韧性的因素Factor influencing toughness ： 内因?? 外因?? 链结构?? 温度?? 凝聚态结构 应变速率 分子间作用力?? ??…?? 取决于链段的活动能力 * Chain Structure 链结构 * Crystallization 结晶 * Orientation取向 垂直于取向方向的冲击强度提高 Defects 缺陷 材料受力时在裂缝、孔隙、缺口、杂质等缺陷附近的局部范围造成应力集中，从而严重降低材料的拉伸和冲击强度 * 共混，共聚，填充的影响 实验发现，采用与橡胶类材料嵌段共聚、接枝共聚或物理共混的方法可以大幅度改善脆性塑料的抗冲击性能。 eg:采用丁二烯与苯乙烯共聚得到高抗冲聚苯乙烯；采用氯化聚乙烯与聚氯乙烯共混得到硬聚氯乙烯韧性体，都将使基体的抗冲强度提高几倍至几十倍。 橡胶增韧塑料已发展为十分成熟的塑料增韧技术，由此开发出一大批新型材料. * * * 填充、复合改性效果 第一种：在热固性树脂及脆性高分子材料中添加纤维状填料，也可以提高基体的抗冲击强度 第二种：在聚苯乙烯这样的脆性材料中添加碳酸钙之类的粉状填料，则往往使材料抗冲击性能进一步下降。粉状填料的粒径、表面性能等起着决定性的作业 * 快速拉伸 韧性好坏顺序 dcba 图27 * 三、聚合物的增韧Toughening of Polymers ： 常用的方法： 弹性体增韧?? 刚性有机粒子增韧?? 超细无机粒子增韧 * Rubber toughening 橡胶增韧 达到良好增韧效果的条件?? a、 橡胶相作为分散相存在?? b、橡胶相与塑料相有良好的界面粘接力?? c、橡胶相的Tg远低于使用温度 * * 图28 * 橡胶增韧机理Mechanism of rubber toughing 多重银纹机理：?? a、根据Griffith理论，断裂过程能否进行取决于弹性储能与断裂过程中新产生表面的表面能的相对大小?? b、若只有极少数银纹时，应力全部集中在这几个银纹上，很快发展为裂缝并迅速扩展，只用很少的力就会使材料破坏 c、分散的橡胶相起应力集中体的作用，受冲击时诱发大量的银纹（微裂纹），同时诱发的大量银纹会吸收大量能量，从而起增韧作用?? d、大量银纹存在时，应力场相互干扰，使银纹端部的应力减小，而且银纹端部发展到橡胶粒子时也可能被终止 * 例题：说明SBS嵌段共聚物的聚集态结构，并从结构角度考虑说明它的玻璃化转变温度、动态力学性能，拉伸强度透明性的特点。 1）SBS是室温下呈橡胶弹性，在120℃时是熔融体可塑性成型的弹性体，所以叫热塑性弹体。 凝聚态为两相结构，两端为PS，是塑料相，中间为PB，是橡胶相，PS聚集在一起形成微区，为分散相（PS团簇）， PB为连续的橡胶相。在室温时，PS的Tg高于室温，使分子链两端变硬，起物理交联的作用，阻止聚合物链的冷流，而PB的Tg低于室温，仍具有弹性。加热时，PS相被破坏，可以流动成型具有热塑性。 * 图29 SBS热塑性弹性体的聚集态结构示意图 * 2）Tg：由于两相互不相容，因此共聚物具有各自的玻璃化转变温度。无规共聚丁苯橡胶只有一个。 3）动态力学性能：因为有两个玻璃化转变温度，所以有两个内耗峰。 内耗 T℃ -73 100 图30 * 4）.拉伸强度：SBS嵌段共聚物中PS含量达到28％时，应力－应变行为接近天然橡胶，应力应变曲线与其相似。拉伸强度超过丁苯橡胶（无规共聚） ? ? 图31 * 掌握内容： 1、非晶态、结晶聚合物在不同温度下的拉伸应力应变特性（σ-ε曲线）及强迫高弹形变与冷拉的概念，并从分子运动解释。 2、聚合物的宏观断裂方式 3、影响聚合物拉伸强度的因素及对 σ-ε曲线的影响 4、影响高聚物的抗冲击强度和脆－韧转变。 理解内容： 1、高聚物的