耐蚀高分子材料的力学性能-马麟分解.pptx

耐蚀高分子材料的力学性能 马麟 1. 影响抗拉强度的因素 抗拉强度：在规定的温度、湿度及加载速率下，在试样上沿轴向施加拉力直到试样被拉断为止，断裂前试样所承受的最大载荷与试样截面之比称为抗拉强度。抗拉强度越大，说明材料越不易断裂、越结实。 宽度b 厚度d P 1.1 分子结构对抗拉强度的影响 主链结构：在高分子主链引入芳杂环或脂肪环，将使分子链刚性增强，导致分子运动阻力增大、模量升高，因此这类材料通常有较高的抗拉强度； 链支化：分子链支化程度增加，使分子之间距离增大，分子间作用力减小，因而高聚物的抗拉强度会降低； 极性：极性高聚物具有比非极性高聚物更强的分子间作用力，增加高分子的极性或产生氢键可以提高材料的强度； 交联：适度的交联可以有效地增加分子链之间的联系，限制分子链间的相对滑移及分子链的活动性，有利于强度的提高；（交联反应：2个或者更多的分子相互键合交联成网络结构的较稳定分子的反应。） 结晶和取向：结晶和取向可使分子链规整排列，分子间作用力增强，增加强度，但结晶度过高，可导致抗冲强度和断裂伸长率降低，使材料变脆。 分子量： 分子量是对高分子材料力学性能（包括强度、弹性、韧性）起决定性作用的结构参数。 不同聚合物，要求的最小聚合度不同。 超过最小聚合度，随分子量增大，材料强度逐步增大。但当分子量相当大，材料强度主要取决于化学键能的大小，不再依赖分子量而变化。 1.2受力环境对抗拉强度的影响 受力环境对材料强度的影响主要体现在外力作用速率和温度上。由于高分子的破坏过程是一种松弛过程，对时间和温度都具有一定的依赖性。 在较低的温度或较高的形变速率下，高分子的链段运动缓慢，跟不上外力作用的速率，因此材料往往表现出脆性断裂行为；而在较高的温度和较低的形变速率下，链段运动能跟上外力作用的速率，材料容易屈服而不是发生脆性断裂，材料表现出韧性。 温度升高，材料屈服强度明显降低，对断裂强度影响较小；而提高拉伸速率和降低温度的效果是等效的。 1.3 增塑剂 凡是添加到高聚物中能使高聚物塑性增加的物质都称为增塑剂，一般为与高聚物相容性较好且不易挥发的小分子物质。增塑剂的加入对高聚物起屏蔽和隔离作用，减小高分子之间的相互作用力，使材料拉伸强度降低。 1.4 共聚和共混 通过共聚将两种性质不同的单体经化学键结合，形成综合两种以上均聚物性能的新材料，提高材料的抗拉强度。 共混是通过物理方法使两种及以上材料均匀混合的改性手段，从而提升高聚物的强度。 1.5填料对抗拉强度的影响 在高聚物中加入固体填料可得到多相复合材料 根据使用目的分类： 固体填料 惰性填料：起填充稀释以降低制品的成本的作用， 材料的强度随之降低 活性填料：有效提高材料的强度 按填料形状分类： 固体填料 粉状填料：炭黑对橡胶的补强 纤维填料：玻璃纤维、石棉纤维等 1.5.1 纤维对高分子材料的增强 纤维增强塑料与橡胶的机理是依靠其复合作用，利用纤维强度以承受应力，利用机体树脂的塑性流动及其与纤维的黏结性以传递应力。 用于增强的纤维一般有玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维、硼纤维、单晶纤维等，这些纤维可用于增强各种塑料和橡胶，增强后的材料兼具两种材料的性能，使力学强度、刚度等大大提高，扩大了应用范围。 玻璃纤维是将玻璃材料通过拉丝形成的纤维状的玻璃，没有固定的熔点。是一种综合性能优异的无机非金属材料，通常作为复合材料增强基材、电绝缘材料、耐热绝热材料、光导材料、耐蚀材料和过滤材料等，广泛应用于国民经济各个领域。 玻璃纤维对高聚物的增强： 短玻璃纤维可以提高热塑性塑料的强度，还可以用玻璃纤维与其他织物复合而制成玻璃钢。 玻璃钢的性能优越，其强度高于钢，是以玻璃纤维制成玻璃布，以不同的角度排列，以环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂的顺序形成涂层，经加热、层压、固化而成。 材料 拉伸强度/MPa 聚乙烯 未增强 23 增强 76 聚苯乙烯 未增强 58 增强 96 聚碳酸酯 未增强 62 增强 140 聚甲醛 未增强 67 增强 82 尼龙 未增强 67 增强 210 部分热塑性塑料用玻璃纤维增强后其拉伸强度的变化 2 长期强度 在工程地质学上是指使蠕变类型由趋稳蠕变类型转变为典型蠕变类型的临界应力。（趋稳蠕变又称稳定型蠕变。岩体在恒定荷载作用下，岩土的变形随时间而增长，但增长的速率随时间而递减，最后使变形趋于某一稳定值的蠕变类型。） 在高分子材料中长期强度指一定时间后，高分子材料不发生断裂时的强度值。