高分子物理第七章3浅析.ppt

* 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、高聚物的断裂理论及裂纹应力集中效应 2、增强的途径与机理 3、增韧改性和增韧机理 * * * 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？ * ③结晶形态：同一类聚合物，伸直链强度最大，串晶次之，球晶最小。 ④取向：可使材料强度提高几倍～几十倍，对纤维和薄膜，取向是提高性能必不可少的措施。 原因：取向后分子沿外力的方向有序排列，断裂时主价键比例增大，而使聚合物强度提高。 注意：当外力与取向方向平行，强度高，垂直，强度低。 ⑤应力集中:高聚物由于下列原因产生应力集中，尽管试样受力没有达到破坏的程度，但是局部应力集中可以超过聚合物的强度。使强度降低。 * ⑴几何尺寸的不连续：空口，空隙，银纹，沟槽等 ⑵材料的不连续：杂质 ⑶负荷的不连续：挂一个重物，载体上各处受力的程度不同，挂的地方首先破坏。 为了提高强度，必须消除应力集中，如人们将纤维作的很细，以消除缺陷，裂纹。 ⑷裂纹形状的影响：裂缝越尖，应力集中越严重，强度越低一般认为：裂缝椭圆圆 ⑸加工方式的影响：将结晶聚合物淬冷或者加入成核剂，得到小而多的晶体，抗张强度提高，冲击强度提高。如PP脆，但是加入成核剂，韧性增大，还有用热处理可以提高强度。 * ⑹增塑剂的影响： 抗张强度降低，冲击性能提高。 原因：能够同聚合物相容的小分子，是使分子链之间的相互作用减弱，分子链活动性增加。从而使材料的拉伸强度下降，冲击强度升高。 * 解决的方法：将丁二烯气体注入PVC粉末中，用60Co辐照，丁二烯就像树枝一样接在PVC主干上。在－30℃时其强度比通常PVC大50倍以上 （7）共聚和共混的影响： 如PS很脆，但是与丙烯腈共聚所得聚合物的抗张强度冲击强度都提高。若进一步与丁二烯聚合，得到抗冲击强度很高的ABS 树脂 PVC的低温性能很差，容易发脆 * Conclution： 交联、结晶、增加链的刚性（分子链本身的刚性加上分子间相互作用力）有利于聚合物强度和耐热性的提高，这便是有名的马克三角原理，也是提高塑料性能的三大法宝 * 四、外力作用速度和温度的影响。 高分子链运动的特点，有明显的时间、温度依赖性－松弛特性，所以外力作用速度和温度对强度有明显的影响。 温度： 当时间一定时，升高温度，链段活动容易，屈服应力降低，屈服强度低。相反降低温度会使材料的链段运动能力降低，材料在更高的外力下发生脆性断裂 应力－应变曲线的变化 * 外力作用速率 温度一定，外力作用时间越短，链段跟不上外力的变化，为使材料屈服需要更大的外力，材料的屈服强度提高