《高聚物的力学性能》课件.pptVIP

高聚物的力学性能高聚物的力学性能是其重要的性能指标之一，影响着材料在实际应用中的表现。

引言广泛应用高分子材料是当今社会最常用的材料之一，应用于各个领域。可持续发展高分子材料的回收利用对于环境保护至关重要，也为可持续发展提供了重要支撑。独特结构高分子材料具有独特的结构，赋予其独特的性能。

1.1高聚物的定义和特性定义高聚物是由许多结构单元通过共价键连接而成的具有高相对分子质量的化合物。它们的结构单元通常重复排列，形成长链或网络结构。特性高聚物具有多种独特的特性，包括高强度、高韧性、高弹性、低密度、良好的电绝缘性能、耐腐蚀性和耐热性等。类型常见的聚合物类型包括热塑性塑料、热固性塑料、弹性体和纤维，它们在不同的应用中发挥着重要作用。

1.2高聚物力学性能研究的意义11.材料设计了解高聚物力学性能，可以指导材料设计和选择，从而满足不同应用场景的需求。22.性能预测通过研究高聚物力学性能，可以预测材料在不同环境和负载下的表现，从而提高材料的可靠性。33.性能改进通过深入研究高聚物力学性能，可以找到改进材料性能的方法，例如增强韧性、提高强度等。44.创新应用研究高聚物力学性能，可以为开发新型高性能材料和新应用提供理论基础。

2.高聚物基本力学概念高聚物力学性能研究的基础，是理解高聚物材料的变形和断裂行为。这些概念提供了分析高聚物在不同条件下表现的框架，有助于设计和应用高聚物材料。

2.1应力-应变关系1应力应力是作用在物体横截面积上的外力。它是物体内部抵抗形变的力，单位是帕斯卡(Pa)。2应变应变是物体在外力作用下发生的形变程度。它表示物体尺寸变化与原尺寸之比，是一个无量纲量。3应力-应变曲线应力-应变关系曲线描述了材料在拉伸或压缩过程中应力与应变之间的关系，它反映了材料的力学性能。

2.2弹性模量和剪切模量弹性模量弹性模量反映材料抵抗形变的能力，是材料固有的属性。弹性模量越高，材料越硬，越不容易变形。剪切模量剪切模量表示材料在剪切应力作用下抵抗形变的能力。剪切模量越高，材料越不容易发生剪切变形。

2.3泊松比横向变形拉伸材料时，材料在拉伸方向的长度增加，同时在垂直于拉伸方向的宽度会减小。泊松比反映了材料在拉伸方向上的长度变化与宽度变化之间的关系。比值泊松比定义为材料横向应变与纵向应变之比的负值，即横向变形量与纵向变形量之比。泊松比是一个无量纲的物理量。材料特性泊松比是材料固有的物理性质，它反映了材料的弹性特性，也是衡量材料横向变形能力的重要指标。

3.高聚物的力学行为高聚物的力学行为取决于其分子结构、链段运动和外力作用。不同的高聚物在不同条件下表现出不同的力学行为，如弹性、粘弹性、塑性和断裂等。了解高聚物的力学行为对于设计和选择合适的材料至关重要，例如，选择耐用性和弹性不同的材料用于不同的应用。

3.1线性弹性行为应力与应变成正比线性弹性行为是指材料在受到外力作用时，应力和应变之间呈线性关系。这意味着材料在受到外力作用时，会发生形变，但当外力消失后，材料能够完全恢复到原来的形状。胡克定律这种行为可以用胡克定律来描述，即应力与应变成正比，比例系数为材料的弹性模量。线性弹性行为是高聚物力学性能研究中的一个重要概念，它可以帮助我们理解材料的机械性能，以及在各种应用场景中的表现。

3.2非线性粘弹性行为1时间依赖性应力-应变关系随时间变化，表现出粘性和弹性的耦合。2应变速率敏感性材料的力学性能受应变速率影响，速率越高，材料越硬。3松弛现象在恒定应变下，应力随时间衰减，体现材料的粘性。4蠕变现象在恒定应力下，应变随时间增加，体现材料的弹性。

3.3应变硬化和应变软化应变硬化材料在拉伸过程中，随着应变的增加，其抵抗形变的能力也增强，表现为屈服强度和抗拉强度提高。应变软化一些高分子材料在拉伸过程中，其抵抗形变的能力反而降低，表现为屈服强度和抗拉强度下降。

影响高聚物力学性能的因素高聚物力学性能受多种因素的影响。这些因素会影响高聚物的分子结构、形态结构以及材料的物理状态。例如，分子量、结晶度和取向等因素都会对高聚物力学性能产生显著影响。

4.1分子量和分子量分布分子量高分子材料的分子量对力学性能有显著影响。分子量越大，分子链越长，材料的强度和韧性越高。分子量分布高分子材料的分子量分布也影响力学性能。分布较窄的材料，性能更均匀一致。

4.2结晶度结晶度定义结晶度是指聚合物中结晶部分占总质量的百分比。结晶度会影响聚合物的力学性能，例如强度、硬度、韧性等。结晶度影响结晶度越高，聚合物的强度、硬度、刚性等性能越高。但是，结晶度也会影响聚合物的韧性。结晶度控制可以通过控制聚合物的分子量、温度、压力等条件来控制结晶度。

4.3取向11.取向定义高聚物分子链排列方向的偏离随机分布。22.取向类型单轴取向、双轴取向和三轴取向。