高分子物理 高聚物熔体的粘度 高聚物粘弹性.ppt

高分子材料物理基础 情境三 乙丙橡胶耐热输送带选材与成型 学习情境三的任务 任务一、乙丙橡胶的主要品种 4h 任务二、乙丙橡胶的应用 4h 任务三、乙丙橡胶耐热运输带选材 8h 任务四、乙丙橡胶耐热运输带成型8h 目标告知 拟实现的知识目标 1、了解高聚物的粘弹性 2、理解高聚物静态粘弹性 3、掌握高聚物的蠕变和应力松弛现象及其分析 拟实现的能力目标 能根据高聚物的粘弹性理论，分析生活中的一些现象 思考题——复习回顾 1.试用分子热运动观点解释橡胶高弹性的成因。 2.不受外力作用，橡皮筋受热（）；在恒定外力作用下，受热（）A.收缩 B.伸长 C.不变 D.不一定 （试用高弹性热力学理论解释） 3.在橡胶下悬一砝码，保持外界不变，升温时会发生什么现象？ 4.两种组成基本相同的乙烯-丙烯共聚物,一种适于作橡胶,而另一种适于作塑料，推测其原因。（提示：共聚物的类型与结晶能力） 弹性　 粘性　 弹性和粘性 理想的弹性固体服从虎克定律——形变与时间无关 瞬间形变，瞬间恢复 理想的粘性液体服从牛顿定律——形变与时间成线性关系 高聚物： 分子运动 宏观力学性能 强烈地依赖于温度和时间，粘弹性 弹性、粘性和粘弹性 形变 时间 交联高聚物 理想弹性体 理想粘性体 线性高聚物 弹性、粘性和粘弹性 高聚物的粘弹性 如何提高材料的抗蠕变性？ 橡胶的生热性与阻尼性能 力学性能随时间变化 力学松弛现象 概念 高聚物的 粘弹性 特征 表现 影响 粘弹性是介于理想弹性与理想粘性之间的性质 静态粘弹性： 蠕变和应力松弛 动态粘弹性： 滞后和力学损耗 一、蠕变 1、定义：恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的 延长逐渐增加的现象。 蠕变回复 2、蠕变机理与曲线 蠕变过程包括三种形变及形变回复。 普弹形变：键长和键角的改变，模量大，形变小，可立即回复。 高聚物的静态粘弹性 高弹形变 ：链段运动，构象改变，模量小，形变大，逐步回复 。 高聚物的静态粘弹性 塑性形变：高分子链运动，分子间滑移，形变随时间线性增加，不可回复。 高聚物的静态粘弹性 高聚物的静态粘弹性 ε3 ε3 ε1 ε2 ε2 ε1 t ε 蠕变及蠕变回复曲线 总形变 高聚物的静态粘弹性 二、应力松弛 1、定义：恒温恒应变下，高聚物材料的应力随时间的延长 而衰减的现象。 2、应力松弛曲线： 时间t 应力σ0 σ(∞) 交联高聚物 线形高聚物 ?0 玻璃态 高弹态 粘流态 t 高聚物的静态粘弹性 （1）温度：温度↑，蠕变速率↑ ，蠕变程度↑ 因为温度↑分子运动速度↑，松弛↑ （2）外力作用↑ ，蠕变↑ ，蠕变速率↑ t ε （3）受力时间： 受力时间↑，蠕变↑。 T 外力 蠕变的影响因素 （4）结构 主链刚性，分子运动性↓，蠕变↓ 交联与结晶： 交联 蠕变↓；结晶 蠕变↓。 t(h) 1000 2000 3000 ε(%) 聚砜 聚苯醚 聚碳酸酯 改性聚苯醚 ABS（耐热级） 聚甲醛 尼龙 ABS 0.5 1.0 1.5 2.0 小结1—提高高聚物抗蠕变性途径 选择刚性高分子（主链中有苯环，书P103图） 交联 提高结晶性 加入刚性填料 制品结构加入增强层或金属嵌件等 小结2—静态粘弹性 粘弹性是介于（）和（）间的一种性质 静态粘弹性表现：恒T，应力随时间变化的是（），应变随时间变化的是（） 挂在墙上的塑料雨衣越变越长； 软PVC丝，用它来缚物，开始扎得很紧，后来慢慢变松。 蠕变过程中的三种形变分别是什么？其形变机理和特征 应力松弛最后到0的是（）蠕变回复最后能回复到0的是（） A.线性高聚物 B.交联高聚物 应力松弛 蠕变 滞后 力学损耗 静态粘弹性 动态粘弹性 材料对外界作用力的不同响应情况 恒定力或形变-静态 变化力或形变-动态 高聚物的粘弹性 动态力学行为在交变应力或交变应变作用下，聚合物材料的应变或应力随时间的变化。 例如：许多齿轮、阀片、传送带、轮胎等不停地承受交变载荷作用。 高聚物的动态粘弹性 1、滞后现象： 试样在交变应力作用下，应变落后于应力的现象。 ε(t) wt σ(t) σ0 高聚物的动态粘弹性 δ—滞后角。δ越大，滞后现象越严重。 2、产生原因：外力作用时，链段运动要受到内摩擦阻力的作用，链段运动跟不上外力的变化，ε落后于σ。 3、力学损耗（内耗） 聚合物在交变应力作用下，产生滞后现象，而使机械能转变为热能的现象。大小用损耗因子或阻尼因子tgδ表示。 ε1 ε0 ε2 σ ε σ0 回缩 拉伸 硫化橡胶拉伸—回缩应