09极限性能_新.ppt

9.5.1 Griffith理论 9.6 增强与增韧 结晶聚合物冷拉模型II 拉伸PE纤维的TEM (a)0% (b)400% (c)600% 9.4 银纹 Craze: narrow zones of highly deformed and vioded polymer Optimists concentrate on plastic deformation in crazes as a source of toughness or stress relief in polymers, while pessimists focus on crazing as the beginning of brittle fracture 银纹的结构 Craze thickness, ?m Distance from center of craze, ?m Force Force –100 -50 0 50 100 0.50 0.25 0 ~200? ~80 ? 银纹不空，其中为被拉伸的链 银纹中的链有50~60%的伸长率 银纹中链的体积分数为40~60% 银纹仍有模量，约为本体的3~25% 银纹是可逆的，能通过退火消除 银纹的本质：张力作用下链段被迫伸展 一定温度下存在临界应变: ?c 4000 3000 2000 1000 0 0.01 0.1 1 10 100 1000 E.?(psi) t (hr) Ziegler Brown 1955 PS E?c = 1500psi ?c = 0.35% 银纹的发生 临界应力：?c=E·?c 最大发生时间：tmax tmax之后银纹不再发生 临界应变以下不发生 1psi = 6890Pa 聚合物 ?c(%) ?c(psi) tmax(h) E(psi) ?y(psi) Tg(?C) PS 0.35 1600 24 440k 10k 90 PMMA 1.30 3500 0.1 425k 13k 100 PPO 1.5 ?5700 24 380k 10k 210 PC 1.8 ?6100 24 340k 9k 145 聚合物室温下的临界应变与临界应力 1psi = 6890Pa 银纹增长动力学 Sauer, 1953, PS： PS中银纹增长为恒速的 ?0为银纹增长的最低应力 Regel, 1956, PMMA Sato, 1966, PC ac 为依赖温度与应力的常数， t0 为从施加外力开始银纹产生的时间 PMMA中银纹减速增长 表明裂缝是加速增长的 C F F A ? ? ~ F/AC1/2 对比裂缝增长 裂缝越长，局部应力越大 (a) (b) (c) (d) （Argon） 银纹生长机理模型 银纹对断裂的影响 裂缝从某个银纹中发展，该银纹称主银纹 裂缝增长前锋发生大量银纹，称次级银纹 分子量越高，引发的银纹越多 同步测量样品的伸长与体积，以体积变化分数对伸长率作图 ASA：斜率为1，100%银纹化 聚丙烯：曲线几乎为零，纯粹剪切屈服 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 ?V/V 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 PP ASA 塑性形变性质(剪切屈服与银纹化)的区分 （1）溶剂的存在降低了材料的表面能，更容易产生新表面使裂缝 （2）有机溶剂溶胀了表面，降低了Tg，使银纹可在低应力与低应变下生成。 溶剂银纹化 两种机理 环境应力开裂 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 ?(cal/cm3)1/2 PPO ?c, % Benier Kambour 1968 临界应变与溶度参数的关系 Sv 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 ?(cal/cm3)1/2 PPO Benier Kambour 1968 平衡溶解度与溶度参数的关系 Sv为溶剂平衡体积分数 一日一题 样品号 Mn Mw 重量(g) A 1.2?105 4.5?105 200 B 5.6?105 8.9?105 200 C 1