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强迫非共振法 该法是研究聚合物粘弹动态力学性能非常有效、普遍和重要的方法 实验技术 … … 测试扫描模式的选择 测量方法条件的选择 测量方法和测试条件的选择 动态力学测量方法的选择 聚合物样品的要求 振动频率和振动位移的要求 静态力和动态力 动态力学测量方法的选择 对容易成型的橡胶、塑料和纤维等固体样品，常采用强迫非共振法、扭摆法。对不容易成型的聚合物熔体常采用扭辫仪，样品可浸润在扭辫仪的辫子上 聚合物样品的要求 均匀 样品尺寸要准确测量 无气泡、无杂质 加工平整 振动频率和振动位移要求 影响聚合物动态力学性质的因素 温度 时间 频率 温度很高，分子运动快，应变能跟上应力变化，从而?小，内耗小。 温度很低，分子运动很弱，不运动，从而磨察消耗的能量小，内耗小 温度适中时，分子可以运动但跟不上应力变化，?增大，内耗大 T lg? 频率很快，分子运动跟不上应力的交换频率，磨察消耗的能量小，内耗小。 频率很慢，分子运动时间很充分，应变跟上应力的变化， ?小，内耗小。 频率适中时，分子可以运动但跟不上应力频率变化，?增大，内耗大。 定义: 指非晶态高聚物从玻璃态到高弹态的转变。对晶态高分子来说，玻璃化转变是指其中非晶部分的这种转变。 玻璃化转变 发生玻璃化转变的温度叫做玻璃化温度Glass transition temperature,记作T g 对非晶聚合物，从高温降温时，聚合物从橡胶态变为玻璃态；从低温升温时，聚合物从玻璃态变为橡胶态的温度. 玻璃化转变温度Tg的工艺意义 是非晶热塑性塑料(如PS聚苯乙烯,PMMA聚甲基丙烯酸甲酯和硬质PVC聚氯乙烯等)使用温度的上限 是非晶性橡胶(如NR天然橡胶,BSR Rubber丁苯橡胶等)使用温度的下限 影响Tg的因素 链结构 增塑、共聚和共混 交联 作用力 (1) 主链柔性 柔性 刚性 两个环间 三个单键 两个环间 二个单键 两个环间 一个单键 减少单键 450～550℃ 550～600℃ 650～800℃ Tg= -123°C Tg= -83°C Tg -Si-O- -C-N- -C-O- -C-C- 主链柔性 链间相互作用力 氢键 (2) Side group 取代基 PE Tg= -68°C PP Tg= 10°C PVC Tg=87°C PVA Tg=85°C PAN Tg=104°C -H -CH3 -OH -Cl -CN 取代基极性 Tg 非极性基团 对Tg 的影响主要表现为空间位阻效应，侧基体积越大，位阻越明显， Tg 升高。 PE Tg= -68°C PP Tg= -10°C PS Tg= 100°C -H -CH3 -C6H5 对称性取代基 由于对称性使极性部分相互抵消，柔性增加， Tg 下降。 PVC Tg=87°C 聚偏二氯乙烯PVDC Tg= -19°C PP Tg= -10°C 聚异丁烯 PIB Tg= -70°C 链结构 增塑、共聚和共混 交联 作用力 影响Tg的因素 自由振动法 强迫共振法 强迫非共振法 动态力学分析仪器 自由振动法 动态扭摆仪 动态扭辫仪 强迫共振法 （固定-自由）振动仪器-振簧仪 （自由-自由）振动仪器 （固定-固定）振动仪器 （固定-自由）振动仪器-振簧仪 * 聚合物材料的动态力学分析 目 录 基本原理 动态力学分析仪器 实验技术 动态力学分析技术的应用 聚合物粘弹性 小分子固体 – 弹性 小分子液体 – 粘性 虎克定律 弹性模量 E Elastic modulus 外力除去后完全不回复 牛顿定律 粘度 ? Viscosity Ideal viscous liquid 理想粘性液体 弹性与粘性比较 弹性 粘性 能量储存 能量耗散 形变回复 永久形变 虎克固体 牛顿流体 理想弹性体、理想粘性液体和粘弹性 理想弹性体（如弹簧）在外力作用下平衡形变瞬间达到，与时间无关；理想粘性流体（如水）在外力作用下形变随时间线性发展。 聚合物的形变与时间有关，但不成线性关系，两者的关系介乎理想弹性体和理想粘性体之间，聚合物的这种性能称为粘弹性。 聚合物的力学性能随时间的变化统称为力学松弛。 高聚物粘弹性 高聚物材料表现出弹性和粘性的结合 在实际形变过程中，粘性与弹性总是共存的 聚合物受力时，应力同时依赖于形变和形变速率，即具备固、液二性，其力学行为介于理想弹性体和理想粘性体之间。 聚合物粘弹性 … … 动态 静态 聚合物静态力学行为 … … 应力松弛？？ 蠕变？？ 蠕