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2、P-最大载荷最大载荷电子课件高分子物理高聚物的强度 化学键拉断化学键拉断化学键拉断化学键拉断分子间滑脱分子间滑脱分子间滑脱分子间滑脱分子间扯离分子间扯离分子间扯离分子间扯离主要主要方式方式化学键断裂化学键断裂所需力最大所需力最大分子间扯离分子间扯离所需力最小所需力最小通过断裂形式分析：分子之间相互作用大小对通过断裂形式分析：分子之间相互作用大小对强度影响最大强度影响最大电子课件高分子物理高聚物的强度 高分高分子子结构的影响构的影响 高分子高分子的的强度来源于主度来源于主链的化学的化学键力和分子之力和分子之间的作用力，极性的作用力，极性则强度度；H H键则也也强度度 说明明：极性基：极性基团过密
3、或取代基密或取代基过大，阻碍大，阻碍链段的运段的运动，TbTb高，高，显脆性，尽管拉伸脆性，尽管拉伸强度大了，但易度大了，但易发生脆性断裂。生脆性断裂。影响高聚物断裂的因素影响高聚物断裂的因素聚合物聚合物PPPVCPA-610PA-66强度强度MPa2528506183说明说明无极性无极性有极性基团有极性基团 有有H键键H键密度大键密度大电子课件高分子物理高聚物的强度 聚合物聚合物PPOPCPSPE强度强度kg/cm2850670350630220390说明说明含芳杂环含芳杂环侧基含侧基含不含不含电子课件高分子物理高聚物的强度 分子分子链支化程度支化程度 分子分子间距距 分子分子间作用力作用力
4、，会，会导致抗致抗拉伸拉伸强度度 抗冲抗冲击强度度 聚合物聚合物LDPE(支化支化)HDPE(线型线型)拉伸强度拉伸强度kg/cm2160220390冲击强度冲击强度J/m7850271080电子课件高分子物理高聚物的强度 交交联：适当交：适当交联，总是提高聚合物的是提高聚合物的强度，但如果交度，但如果交联度太大，会使其脆性太大而失去度太大，会使其脆性太大而失去应用价用价值。交联剂当量浓度交联剂当量浓度0.10.31.02.53.58.0 b100092068044028090断裂强度断裂强度Pa6.471621.716.46.784.6电子课件高分子物理高聚物的强度 空空间立构：立构：结构构
5、规整和等整和等规度高的聚合物因度高的聚合物因结晶而晶而强度提高。度提高。无规立构含量无规立构含量抗张强度抗张强度Pa2.034.53.532.56.429无无规立构含量立构含量对PPPP性能影响性能影响电子课件高分子物理高聚物的强度 分子量的影响：分子量小分子量的影响：分子量小时随随M 拉伸拉伸强度和冲度和冲击强度均度均，达到一定，达到一定分子量（分子量（104）以后，拉伸）以后，拉伸强度不再随度不再随M 而而，但冲，但冲击强度仍能随度仍能随M 而而。强度是由度是由分子分子间作用力和化学作用力和化学键决定，分子决定，分子间作用力具有加和性，随作用力具有加和性，随着分子量的增着分子量的增对应力力
6、应变曲曲线的影响而增加，当分子量小的影响而增加，当分子量小时分子分子间作用作用力小于化学力小于化学键，破坏，破坏发生在分子生在分子间，当分子量大到比化学，当分子量大到比化学键大大时，破坏，破坏发生在化学生在化学键上，上，强度与分子量无关。度与分子量无关。聚合物的冲聚合物的冲击强度随着分子量的增大而增大。一般度随着分子量的增大而增大。一般认为分子量分布分子量分布宽时，强度明度明显下降，下降，这是因是因为低分子量的物低分子量的物质相当于增塑相当于增塑剂的的缘故。分故。分子量分布窄子量分布窄时刚好相反。好相反。电子课件高分子物理高聚物的强度 聚集聚集态结构的影响构的影响结晶度晶度，拉伸，拉伸强度度、
7、抗弯、抗弯强度度、弹性模量性模量结晶度晶度太高，冲太高，冲击强度度，材料，材料变脆脆PP结晶度结晶度（）（）拉伸强度拉伸强度抗弯强度抗弯强度9834556596.532545093.6290410结晶度晶度对应力力应变曲曲线的影响的影响电子课件高分子物理高聚物的强度 聚集聚集态结构的影响构的影响 取向取向可以使可以使强度成倍提高度成倍提高 原因：取向原因：取向后高分子后高分子链顺着外力的方向平行排列，使断裂着外力的方向平行排列，使断裂 时，破坏主价，破坏主价键的比例大大提高，而共价的比例大大提高，而共价键的的强度比范德度比范德华力力的的强度高。度高。取向取向可以阻碍裂可以阻碍裂纹向向纵深深发展
8、。展。当当外力与取向方向平行，外力与取向方向平行，强度高，垂直，度高，垂直，强度低。度低。电子课件高分子物理高聚物的强度 应力集中力集中现象象 材料材料的缺陷在受力的缺陷在受力时，使材料内部的，使材料内部的应力平均分布的状力平均分布的状态发生生变化，使缺陷附近局部范化，使缺陷附近局部范围内的内的应力急力急剧增加，增加，远远大于平均大于平均值。缺陷缺陷就是就是应力集中物：它包括裂力集中物：它包括裂缝、空隙、缺口、空隙、缺口、银纹和和杂质。电子课件高分子物理高聚物的强度 增塑增塑剂的影响的影响增塑增塑剂的加入的加入对聚合物起稀聚合物起稀释作用，减小了高分子作用，减小了高分子链间的作用的作用力，因而
9、使拉伸力，因而使拉伸强度度，且有下降，且有下降值与增塑与增塑剂加入量成正比。加入量成正比。增塑增塑剂使使链段运段运动能力增能力增强，所以冲，所以冲击强度度电子课件高分子物理高聚物的强度 外力作用外力作用速率和温度的影响速率和温度的影响 外力作用外力作用速率速率 拉伸拉伸速率速率，屈服，屈服强度和断裂度和断裂强度均度均，这是由于是由于链段段运运动跟不上外力作用，使材料屈服需更大外力的跟不上外力作用，使材料屈服需更大外力的结果。果。温度温度 温度温度，屈服，屈服强度和断裂度和断裂强度均度均，这是由于是由于链段运段运动被被冻结，使材料屈服需更大外力的，使材料屈服需更大外力的结果。果。电子课件高分子物
10、理高聚物的强度活性粒子活性粒子纤维纤维液晶液晶C，SiO2玻璃纤维玻璃纤维,碳纤碳纤维维填料填料增增强途径途径电子课件高分子物理高聚物的强度橡胶橡胶+碳黑碳黑增强机理：活性粒子吸附大分子，形成链间物理交联，活性增强机理：活性粒子吸附大分子，形成链间物理交联，活性粒子起物理交联点的作用。粒子起物理交联点的作用。惰性填料如何？例：惰性填料如何？例：PVC+CaCO3，PP+滑石粉滑石粉（1）活性粒子增）活性粒子增强电子课件高分子物理高聚物的强度（2）纤维增增强玻璃钢快艇玻璃钢快艇玻璃纤维玻璃纤维+树脂树脂增强机理：纤维作为骨架帮助基体承担载荷增强机理：纤维作为骨架帮助基体承担载荷例：尼龙例：尼龙+
11、玻纤玻纤/碳纤维碳纤维/晶须晶须/硼纤维硼纤维增强效果与纤维的长度、纤维与聚合物之间的界面粘接力有关增强效果与纤维的长度、纤维与聚合物之间的界面粘接力有关电子课件高分子物理高聚物的强度（3）液晶原位增）液晶原位增强增强机理：热致液晶中的液晶棒状分子在共混物中形成微纤结构而增强机理：热致液晶中的液晶棒状分子在共混物中形成微纤结构而到增强作用。由于微纤结构是加工过程中由液晶棒状分子在共混无到增强作用。由于微纤结构是加工过程中由液晶棒状分子在共混无物基体中就地形成的，故称做物基体中就地形成的，故称做“原位原位”复合增强。复合增强。热致液晶热致液晶+热塑性聚合物热塑性聚合物共聚酯，共聚酯，聚芳酯聚芳酯Xydar,Vector,Rodrum电子课件高分子物理高聚物的强度