高分子物理课件 - 四川大学 - 冉蓉 - 第四章 非晶态高聚物 2.pdf

第 三 节 高聚物的橡胶态 (The rubber state of polymers) 什么是橡胶？ 天然橡胶 聚丁二烯 合成橡胶 聚异戊二烯 聚氯丁二烯等 橡胶也称为弹性体，是处于玻璃化温度以上的非晶 交联聚合物。 橡胶的定义 在外力作用下，产生大的形变、外力除去后可以恢 复的弹性材料称为橡胶。 在温度-形变曲线上 T T T ，出现橡胶平台， g f 此时高聚物处于橡胶态(高弹态）。 形 A B C D E 变 玻 璃态 高弹态 粘 流态 T T g f 温度 线形非 晶态高聚 物典型 的形变-温度曲线 交联是将单个高分子链以共价键连接起 来形成一个巨大的分子。 分 子 运 动 具有橡胶弹性的条件：长链、足够柔性、交联 3.1 橡胶弹性的一般特点 因链段运动是高聚物特有的，因此橡胶态是高 聚物特有的。 是不是所有的高聚物都有橡胶态？ 不是。如：高度交联高聚物、高结晶度高聚物、 高刚性高聚物（纤维素）。 普弹性：在大力作用下，材料分子中键长和键角 变化引起的小形变。 橡胶弹性与普弹性的根本区别 高弹：大分子链段运动，与时间有关。其内能 几乎不变，主要由构象熵变化引起。 普弹：分子键长、键角变化，与时间几乎无关， 主要由内能变化引起。 橡胶弹性的一般特点 （即是其与小分子普弹性的区别） 橡胶弹性 普弹性 本质 熵弹（是由于受外力作用时构象 能弹 （是由于内能的变化而引 熵发生变化而产生的弹性） 起的弹性） 5 6 10 11 模量 小10 ～10 Pa T↗模量↗ 大10 ～10 Pa T↗模量↘ 特点 形变具有松驰特性 形变具有瞬时性 形变 大而可逆（可达 1000% ） 小而可逆（一般为1% ） 快速拉伸 放热 吸热 形变类型 物理观点 简单剪切 形状改变而体积不变 基 本 形 本体压缩（或 体积改变而形状不变 变 本体膨胀） 单轴拉伸——简单拉伸 基 拉伸 本 剪切 双轴拉伸 应 力 压缩 应力和应变 当材料受到外力作用而所处的条件却使 其不能产生惯性位移，材料的几何形状和尺 寸将发生变化，这种变化就称为应变。