第七章、粘弹性.ppt

第七章、粘弹性 7.1 基本概念 7.2 静态粘弹性 7.2.1 静态粘弹性现象 7.2.2. 线性粘弹性模型 7.3.时温等效原理 7.4.2.动态粘弹性的研究方法 7.4.3.温度或频率对内耗的影响 7.4.3.温度或频率对内耗的影响 7.4.4.动态力学谱研究聚合物的分子结构和分子运动 （2）次级松驰 7.5.介电松驰与介电损耗 7.5.3.介电损耗与介电松驰 G’ G” PP/EPDM 100/0 103 102 101 101 102 100 G’ G” 3?C 103 102 101 101 102 100 G’ G” -5?C 103 102 101 101 102 100 G’ G” 103 102 101 101 102 100 G’ G” 103 102 101 101 102 100 G’ G” -36.5 ?C -5.5?C -36.5 ?C -5?C -36 ?C 100 10-1 -37 ?C Temperature -130 –80 –30 +20 +70 +120 ?C modulus 70/30 50/50 30/70 0/100 PP/EPDM共混型热塑性弹性体相容性的表征 T0为参考温度，C1和C2为取决于聚合物种类和参考温度的常数。如果取T0=Tg (玻璃化温度），各种聚合物有普适常数C1 =17.44， C2 =51.6 聚合物 C1 C2 Tg(K) 聚异丁烯 天然橡胶 聚氨酯 聚苯乙烯 聚甲基丙烯酸乙酯 普适常数 16.6 16.7 15.6 14.5 17.6 17.4 202 200 238 373 335 104 53.6 32.6 50.4 65.5 51.6 普适常数不普适 某聚合物玻璃化温度为0?C。40?C时的粘度为?=2.5?104Pa.s，求50?C时的粘度。 例题： 某聚合物玻璃化温度为0?C。40?C时的粘度为?=2.5?104Pa.s，求50?C时的粘度。 例题： 7.4 动态粘弹响应 在交变应力或交变应变作用下，聚合物材料的应变或应力随时间的变化。 高分子材料受到一个正弦变化的应力： ?t 7.4.1.动态粘弹性 －应力σ(t)的最大值； ω－角频率； t－时间 理想弹性体： ωt σ ε 应力与应变同相 理想弹性体： 1 -1 1 -1 能量完全以弹性能的形式储存，然后又全部以动能的形式释放，没有能量的损耗 理想粘性体： ωt σ ε 应变落后于应力 理想粘性体： 1 1 -1 -1 应力与应变有90°相差，能量全部损耗为热 聚合物：粘弹性材料 应力与应变的相差角为δ(　　　　　　 ) ωt σ ε δ 应力?与应变?之间存在相差，应变每变化一周，就会有一部分能量ΔW不可逆地转化为热能。损失的能量为椭圆的面积： 聚合物：粘弹性材料 聚合物：粘弹性材料 拉伸时，应变小于其应力所对应的平稳应变值，外力所做的功部分使构象改变，部分克服链段的内摩擦。 回缩时，应变大于其应力对应的平衡值，体系对外做的功部分使构象改变，部分克服链段间的内摩擦阻力。。 定义： 聚合物在交变应力作用下，应变落后于应力的现象为滞后现象。 在每一周期中，以热的形式损耗的能量为力学内耗。 应力变化比应变领先一个相角δ，则： 与应变相位相同 与应变相差 弹性储能部分 粘性耗能部分 定义：实数模量或储能模量 虚数模量或损耗模量 复数模量 根据受力形式，可导出不同的耗散能量方程。 a)恒应变状态： b)恒应力状态： c)恒能量状态： 损耗角正切： E”与tg?为表征内耗能量的两个度量 内耗大，滚动阻力大，油耗大 内耗在轮胎用胶中的实际意义： 内耗小，抓地性差，湿滑性严重 Strain amplitude 7.5% ptp, Frequency: 10Hz, Temperature: 50?C 0.12 0.16 0. 20 0.24 0.28 125 120 115 110 105 100 95 90 85 Relative rolling resistance tg ? 40/30/30 SBR/NR/BR 70/30 SBR/BR 65/33 SBR/BR Strain amplitude 25% ptp, Frequency: 1Hz, Temperature: 0?C 0.024 0.028 0