[研究生入学考试]第六章高聚物的高弹性.ppt

第六章高聚物的高弹性 6.1 高弹性的特点 6.2平衡高弹形变的热力学分析 6.3 平衡高弹形变的统计理论 假设： 理论与实验的比较 因此有 The End 应力-应变关系 如果整个体系的总构象数为 ， 则每一特定均方末端距的构象数为 或 假设： i) 单位体积的理想三维交联网；每根交联链都是高斯链； ii) 每个交联点都固定在平衡位置上； iii) 橡皮形变时，交联网发生“仿射形变”； 形变前第i个交联链的熵值 形变后第i个交联链的熵值 形变前后第i个交联链的熵变 单位体积橡皮试样中有 个交联链，总的熵变为 对于各向同性交联网，有 体系的自由能变化就是体系储存的能量 令 则 形变时，橡皮试样体积不变，即 。 对于单向拉伸，若令 ，则 The End * i) 弹性应变大 ii) 弹性模量低 iii) iv)快速拉伸时，橡胶的温度升高； 金属材料的温度下降； 施加外力 除去外力 分子运动： 高弹形变主要引起体系的熵变，高弹性为熵弹性。 (普弹形变主要引起体系的内能变化，普弹性为能弹性) 热力学函数变化： ●一根主链由N个单键组成的高分子链在外力作用 下的最大高弹性拉伸比 ●高弹形变中的热效应 在绝热条件(快速拉伸)下，材料升温。 ●链段发生相对迁移时需克服摩擦力，所以高弹响应 落后于理想弹性响应 热力学第一定律： 热力学第二定律： 长度为 l 的橡皮试样在拉伸应力 σ 的作用下伸长 dl 时， 体系(橡皮)对外作的功 等温拉伸过程中，橡皮体积不变，即 橡皮拉伸时， 即放热； 橡皮压缩时， 也放热。 应力-应变关系 如果整个体系的总构象数为 则每一特定末端距的构象数为 或 i) 理想三维交联网；每根交联链都是高斯链； ii) 每个交联点都固定在平衡位置上； iii) 橡皮形变时，交联网发生“仿射形变”； 储能函数 当 不大时 分析： i) 拉伸比较大时，高斯链模型不再适用； ii) 实际橡胶的分子链之间具有相互作用，拉伸过程中， 有内能变化， iii) 拉伸比较大时，橡胶模量因取向、结晶而提高； iv) 实际橡胶的交联网不完善，端链和封闭链圈对弹性无贡献。 交联反应 链缠结 有效 交联点 封闭 链圈 链缠结 端链修正： 形变过程中，体系的自由能变化为 假设形变过程中，体系的内能不变，即 ，则 储能函数