无定形高分子形变—浙江大学教学课件.ppt

缠结效应 Wu S (1992) Polym Eng Sci 32:823 Brown HR (1991) Macromolecules 24:2752 Hui CY, Ruina A, Creton C, Kramer EJ (1992) Macromolecules 25:3948 Sha Y, Hui CY, Ruina A, Kramer EJ (1995) Macromolecules 28:2450 Kausch H-H (1987) Polymer fracture, 2nd ed. Springer, Heidelberg Berlin New York Jud K, Kausch H-H, Williams JG (1981) J Mater Sci 16:204 Griffith脆性断裂强度 温度效应: 脆-韧转变 缺口半径 硬PVC 缺口越大，冲击强度越低 温度越高，冲击强度越高 脆-韧转变温度与缺口大小有关 Polysulphone of bisphenol A Vincent PI, Polymer 1974, 15, 111 一些高分子的冲击强度与力学损耗有关（非普适相关） Griffith脆性断裂强度 取向效应 ? = ? = 取向高分子呈现力学各向异性 平行于取向方向：断裂强度增大 / 韧性降低：分子间劈裂变得容易 垂直于取向方向：断裂强度下降 Curtis JW, J Phys D Appl Phys 1970, 3, 1413 开裂 取向 = Griffith脆性断裂强度 橡胶粒子增韧 断裂过程，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 若只有少数几个银纹，应力集中于银纹使其快速发展为裂缝，并迅速扩展，很小的力就使材料破坏 橡胶分散相起应力集中体的作用，受冲击时诱发大量的银纹(微裂纹)，同时吸收大量能量，从而起增韧作用 Bucknall RW, Yoshii T, Br Polym J 1978, 10, 53 橡胶增韧环氧 HIPS 银纹产生于最大三轴应力处，通常在橡胶粒子赤道附近 大量银纹存在时，应力场相互干扰，减小银纹的应力集中 银纹从一个橡胶粒子引发，沿垂直于应力方向发展(橡胶粒子应力场的交叠会使方向变化)，在相邻橡胶粒子上终止，抑制银纹无限发展 Kambour RP, Russell DR, Polymer, 1971, 12, 237 橡胶粒子增韧 破坏机制 开裂包括2类机理 1. 解缠结，横跨开裂路径 (1) 链拔出: 分子量Me 断裂能的粘弹性耗散 (2) 链段解缠结: Tg附近，或M稍大于Me 2. 链断裂: 缠结点或交联点间链段绷紧，发生断裂 链横跨裂纹解缠结、拔出，或主链键断裂，造成裂纹在高分子中扩展 J Washiyama, C Creton, EJ Kramer, Macromolecules 1992,25, 4751 ? = 0.120 chains/nm2 界面破坏，craze-crack ? = 0.088 ? = 0.015 ? = 0.009 craze craze PS-PVP共聚物 craze应力 PSPVP craze位于PS侧 粘 接 共聚物链的面密度 No stable craze NPVPNePVP(short PVP block)：界面非常弱，PVP嵌段从PVP侧拔出 NPVPNePVP(long PVP block)：界面强，分子链断裂造成界面破坏 ?低时，分子链不发生塑性变形而直接断裂 ?高时，先形成craze，其内链断裂造成微纤破坏 粘接界面取决于分子量与分子链密度 粘 接 屈服理论 Argon位错理论 高分子塑性表现为活化单元的小尺度流动 局部变形，Possion比0.5，施加应力导致体积增加 外力流动应力，发生蠕变；外力流动应力，发生塑性变形 塑性阻力来自分子间相互作用；形变产生分子扭曲，相互作用能变化 当局部应力 塑性阻抗时，由局域化中心开始发生流动 流动随时间增长，达到饱和时Possion比=0.5 G -- 剪切模量；? -- 应变速率; a, b, ?0 -- 常数 对于大多数无定形高分子，a=0.1, ?0 ~ 1013s-1 . . 塑性阻抗为一定活化体积流动所需的局部剪切应力 . PET 切应变下，活化体积为5.77?2a3，说明屈服不仅包含单个分子链扭曲，还需要几个邻近分子链的协同运动 活化体积 分子链段旋转角 分子半径 屈服理论 Argon位错理论 Crazing 银纹化 现象与理论 PS薄膜Cra