高分子材料的结构特点和力学性能.ppt

高分子材料的断裂模式（4）软而韧---橡胶和增塑聚氯乙稀,模量低，屈服点低或者没有明显的屈服点，只看到曲线上有较大的弯曲部分，断裂延伸率较大，断裂应力较低。（5）软而弱---只有一些柔软的凝胶，很少用作材料来使用。第64页,共77页，星期六，2024年，5月五种类型的断裂方式1.硬而脆；2.硬而韧；3.硬而强；4软而韧；5.软而弱第65页,共77页，星期六，2024年，5月高聚物的理论强度按模型计算的理论强度与实际强度之间的存在巨大差距。正常断裂时，首先将发生在未取向部分的氢健或范德华力的破坏，随后应力集中到取向的主链上，尽管共价键的强度比分子间作用力大l0-20倍，但是由于直接承受外力的取向主链数目少，结果被拉断。第66页,共77页，星期六，2024年，5月高聚物断裂微观过程的

三种模型示意图a一化学键被破坏；b一分子间滑脱；c一范德华力或氢键破坏第67页,共77页，星期六，2024年，5月影响高聚物强度的因素高分子本身结构的影响增加高分子的极性或产生氢键可使强度提高。主链含有芳杂环的高聚物，其强度和模量都比脂肪族主链的高，因此新型的工程塑料大都是主链含芳杂环。第68页,共77页，星期六，2024年，5月影响高聚物强度的因素适度的交联对提高强度有利随着交联度的增加，往往不易发生大的形变，强度增高。例如聚乙烯交联后，拉伸强度可以提高一倍，冲击强度可以提高3-4倍。但是交联过程中往往会使高聚物结晶度下降，取向困难，因而过分的交联并不总是有利的。第69页,共77页，星期六，2024年，5月影响高聚物强度的因素分子量低时，拉伸强度和冲击强度都低，随着分子量的增大，拉伸和冲击强度都会提高。当分子量超过一定的数值以后，拉仲强度的变化不大，而冲击强度则继续增大。超高分子量聚乙烯(M＝5×105～4×106)的冲击强度比普通低压聚乙烯提高三倍多，在-40℃时甚至可提高18倍之多。第70页,共77页，星期六，2024年，5月影响高聚物强度的因素结晶和取向的影响拉伸强度、弯曲强度和弹性模量随结晶度增加而增加，冲击强度、断裂延伸率等则下降。在取向方向上的强度随取向程度增加很快，性能主要由取向状况决定。垂直于取向方向上的强度很小，容易开裂。第71页,共77页，星期六，2024年，5月影响高聚物强度的因素温度的影响应力应变曲线对温度是很敏感的。弹性模量随温度的升高平稳下降。热膨胀导致原子距离加大和使分子间力减小。应变速率的影响随着应变速率的增加，高聚物延展性变差（变得更脆），模量增加，屈服应力增加，断裂伸长减小。因此，在拉伸试验中，增加应变速率与降低温度的效应是相似的。第72页,共77页，星期六，2024年，5月图1-9温度对聚甲基丙烯酸甲酯的应力－应变曲线的影响第73页,共77页，星期六，2024年，5月影响高聚物强度的因素应力集中的影响当材料存在缺陷时，受力时材料内部的应力平均分布状态将发生变化，使缺陷附近局部范围内的应力急剧地增加，远远越过应力平均值，这种现象称为应力集中。缺陷成为降低材料强度的致命弱点。第74页,共77页，星期六，2024年，5月影响高聚物强度的因素增塑剂加入对高聚物起了稀释作用，减小了高分子链之间的作用力，因而强度降低。由于增塑剂使链段运动能力增强，故随着增塑剂含量的增加，材料的冲击强度提高。第75页,共77页，星期六，2024年，5月影响高聚物强度的因素填料的影响填料可分为惰性填料和活性填料。惰性填料---只起稀释作用，可降低了制品的成本，但强度降低。活性填料---显著提高强度。第76页,共77页，星期六，2024年，5月感谢大家观看第77页,共77页，星期六，2024年，5月**--**直线性弹性的特点变形小，可逆变形，变形瞬间发生，与时间无关。变形时内能增加，恢复时放出能量，在整个变形和回复过程中无能量损失。玻璃态材料低于玻璃化温度时，小变形时符合线弹性。交联聚合物高于玻璃化温度时仍符合线弹性。第32页,共77页，星期六，2024年，5月玻璃化温度Tg无定型聚合物在低温时是脆性的（称玻璃态），当加热到一特定温度，称为玻璃化温度时，由于分子链产生了流动而变得柔顺，一旦温度高于Tg，分子开始在链轴上自由转动，会出现体积和密度的突然改变，性能变得富有弹性。第33页,共77页，星期六，2024年，5月非线性弹性的特点形变量大；变形完全能恢复，但不是瞬间恢复，需要一定时间；时间依赖性；应变随时间而增长，并达到一个平衡值；在非线性模式中讨论的是平衡时的应力应变关系，已无时间依赖性。第34页,共77