第七讲 共混物性能.ppt

挤出胀大（巴拉斯效应） 挤出胀大现象 ? 模孔入口处流线收敛，在流动 方向产生速度梯度，因而高分 子熔体在拉力下产生拉伸弹性 形变，当口模较短时，这部分 形变来不及完全松弛掉，出口 模时要回复 ? 熔体在口模中流动时有法向应 力差，由此产生的弹性形变在 出口模后也要回复 0 max D D B ? 胀大比 die 如何减小挤出涨大？ ——引起聚合物弹性形变储能剧烈变化区域为：模 孔入口处，毛细管壁和模孔出口处。 ——模口设计成流线型，提高加工温度等。 胀大比 B 随切变速率提高而增大， B 随 L ／D↑而减小。 三、共混物的力学性能 物质的性质是其内部结构的表现。聚合物共混物的 性质不仅与其组分的性质有关，而且与其形态结构有关。 与单一的聚合物相比，聚合共混物的结构更为复杂，定量 地描述性能与结 构的关系更为困难。 聚合物是多层次结构的物质 一次结构：大分子的化学组成、结构单元的连接方式和 空间构型：化学性质、玻璃化转变； 二次结构：聚合物的分子层、大分子的形状：玻璃化转变 大分子之间堆砌、排列的情况即聚合物结构依据所涉 及的范围分为三次结构和高次结构，决定其力学性能。 三次结构：大分子构成、范围较高次结构为小的组织单 元，包括织态、片晶、胶团等结构形式。 高次结构：从三次结构进一步构成较为宏观的结构，三 次结构和高次结构有时统称为超分子结构。 不同的性能对各层次结构的敏感程度是不同的。加工条 件不同会影响制品内部的高次结构，从而可改变制品的力学 性能。 图 4 － 12 聚合物冷拉过程示意图 OA 基本上为一直线 ，这 时试样被均匀拉伸，所发生的 变化为弹性形变。 B 为屈服点。 当应力达到屈服点之后，试样 开始出现细颈，形变进入第二 阶段，细颈逐渐扩大， 直到 D 点。试样全部都被拉成细颈。 然后进入第三阶段，直到在 E 点拉断为止。 1 聚合物的形变 应力 — 应变曲线与断裂方式 ? 试样被均匀拉伸，达到一个极大值后，试样出现 屈服 现象。 ? 韧性断裂 发生在材料的屈服点以后；而对于脆性断裂，则无 屈服现象 ( 或者说脆性断裂发生在屈服点以前 ) 。表现出 脆性 断裂 的塑料材料，称为脆性塑料；表现出韧性断裂的塑料材 料，称为具有一定韧性的塑料。 ? 发生 脆性断裂 时，断裂在弹性形变阶段 ( 屈服点以前 ) 发生， 断裂面是光滑的 ；发生 韧性断裂 时，会出现不同程度的塑性 形变 ( 发生屈服 ) ， 断裂面是粗糙的 。 高聚物材料应力—应变曲线的五种类型 属于硬而脆：聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和许多酚醛树脂。 硬而韧：尼龙、聚碳酸酯，它们模量高，屈服点高，抗拉强度大 . 硬而强：一些不同配方的硬聚氯乙烯和聚苯乙烯的共混物 玻璃态聚合物大形变（屈服形变）时的形变机理包含两 种可能的过程 : 一是 剪切形变过程；二是银纹化过程。 a. 剪切形变： 在外力作用下，在一些平面上高分子或高分子的 微小聚集体滑动发生高度取向，产生没有明显体积变化的形状 扭变形变。 剪切过程包括 弥散型剪切屈服形变 和 形成局部剪切带 两种情况。 剪切带： 发生在局部带状区域内的剪切形变 b. 银纹化过程 ：指在拉伸力作用下，聚合物某些薄 弱部位由于应力集中而产生的空化条纹区域，称 银纹，这一过程叫银纹化过程 。 (1) 剪切屈服形变 设试样所受的张力为 F ， F 垂直于横截面 S ，与 S 成 β 角的 平面 S β 所受到的应力 F β 为： 图 6-13 单轴拉伸应力分析 示意图 F β 在 S β 面上的剪切应力分量为： 当 β =45 °时剪切应力达到极大值 。 ☆ 剪切带的形成有两个主要原因，其一是出于聚合物的 应变软化作用；其二是由于结构上的缺陷或其他原因所 造成的局部应力集中。 ☆ 事实上，剪切带的形成是一种 局部应变现象。 ☆ 在拉伸过程中，拉伸力可分解出剪切力分量，剪切力的 最大值出现在与正应力成 45 o 的斜面上。因此， 在与正应力 大约成 45 o 的斜面上，可产生剪切屈服，发生剪切屈服形变。 塑料试样在发生剪切屈服形变时，可观察到局部的剪切形变 带，称为 剪切带 (shear band) 。 ? 所谓 局部应变 即试样产生不均匀应变的现象。产生剪切带 和银纹化是局部应变的两种现象。 ? 局部应变的原因： 第一种原因是纯几何的原因。