玻璃态和结晶态高聚物力学性质.ppt

第7章 高聚物的力学性质 The yielding and fracture of polymers （1）描述力学性质的基本物理量和性能指标 ①应力和应变 ③常用的几种力学性能指标 ----规定试验温度、湿度和试验速度下，在标准试样上沿轴向施加拉伸载荷，直到试样被拉断为止，断裂前试样承受的最大载荷P与试样宽度b和厚度d的乘积的比值。 ----在规定试验条件下对标准试样施加静弯曲力矩，走到试样折断为止，并按下式计算弯曲强度： Pendulum machine 摆锤冲击机 落重式冲击试验机 ----从重锤的重量和下落高度计算使试样破坏所需的能量。 （2）几类高聚物的拉伸行为 ----应力-应变曲线 The tensile stress-strain curves Instron Tensile Testor 电子拉力机 Material testing machine 材料试验机 从分子运动机理解释形变过程 从应力-应变曲线可得的被拉伸聚合物的力学性能指标 各种情况下的应力-应变曲线 (b) 不同的拉伸速率 (c) 不同的化学结构 玻璃态聚合物与结晶聚合物的拉伸行为比较 The Size of Spherulites 球晶大小 The Degree of Crystallization 结晶度 Different types of stress-strain curve （3）聚合物的屈服 The yielding of polymer 继续屈服 Microstructure of crazing 银纹与裂纹 应力发白和银纹化之间的差别：在于银纹带的大小和多少，应力发白是由大量尺寸非常小的银纹聚集而成。 Discussion 抵抗外力的方式 切应力双生互等定律 韧性材料 ：45?斜截面上??s ?y 产生剪切滑移变形带。带中分子高度取向强度高，不会进一步变形，而边缘则进一步变形，生成细颈。 脆性材料：切应力达到剪切强度前，正应力已超过拉伸强度，材料来不及屈服就已断裂。最大法向应力发生在横截面，断面与拉伸方向垂直。 ？与链段运动能力或次级松驰有关？ 银纹和剪切带 （4） 聚合物的断裂与强度 ①脆性断裂与韧性断裂 材料的断裂方式分析 在断裂时三种方式兼而有之，通常聚合物理论断裂强度在几千MPa，而实际只有几十Mpa 。 polymer based concrete containing spherical inorganic particles fatigue fracture surface ③断裂理论crack theory A.应力集中效应 B.格里菲思(Griffith)断裂理论 C. 断裂的分子理论 ①影响拉伸强度的结构因素 Tensile strength 考虑分子结构因素 考虑外界因素 ③ 增强 Reinforcement A.活性粒子增强 B.纤维增强 ④影响冲击强度的因素 Discussion 外界因素 ⑤聚合物的增韧 橡胶增韧塑料的增韧机理 B.刚性粒子增韧 本章小结 应力-应变曲线 玻璃态与晶态; 分子运动机理 屈服 剪切带与银纹 断裂与强度 影响强度的因素 增强与增韧 常见增强与增韧的方法, 机理 思考题： 刚性有机粒子增韧：拉伸时，由于基体与分散相之间的模量和泊松比差别致使基体对刚性粒子产生赤道面上的强压力而发生脆—韧转变，刚性粒子发生“冷流”而吸收能量。 e.g PC/MBS PC/PS 刚性无机粒子增韧: 刚性粒子促使基体在断裂过程中产生塑性变形吸收能量. e.g PVC+CaCO3 刚性粒子增韧的条件是:基体必须具有一定韧性. 说明SBS嵌段共聚物的聚集态结构，并从结构角度考虑说明它的玻璃化转变温度、动态力学性能，拉伸强度透明性的特点。 1）SBS是室温下呈橡胶弹性，在120℃时是熔融体可塑性成型的弹性体，所以叫热塑性弹体。 凝聚态为两相结构，两端为PS，是塑料相，中间为PB，是橡胶相，PS聚集在一起形成微区，为分散相（PS团簇）， PB为连续的橡胶相。在室温时，PS的Tg高于室温，使分子链两端变硬，起物理交联的作用，阻止聚合物链的冷流，而PB的Tg低于室温，仍具有弹性。加热时，PS相被破坏，可以流动成型具有热塑性。 例题： SBS热塑性弹性体的聚集态结构示意图 2）Tg：由于两相互不相容，因此共聚物具有各自的玻璃化转变温度。无规共聚丁苯橡胶只有一个。 3）动态力学性能：因为有两个玻璃化转变温度，所以有两个内耗峰。 内耗 T℃ -73 1