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1、第八章高聚物的高弹性第1页，本讲稿共31页交联点由四个有效链组成交联点由四个有效链组成第2页，本讲稿共31页高斯链高斯链 Gaussian chain对孤立柔性高分子链，若将其一端固定在坐标的原点(0,0,0)，那么其另一端出现在坐标(x,y,z)处小体积dxdydz内的几率为：2=3/(2nel2)ne 链段数目l 链段长度第3页，本讲稿共31页构象数 The entropy k is Boltzmanns constant C-constant第4页，本讲稿共31页仿射形变仿射形变 Affine deformation网络中的各交联点被固定在平衡位置上，当橡网络中的各交联点被固定在平衡位置
2、上，当橡胶形变时，这些交联点将以相同的比率变形。胶形变时，这些交联点将以相同的比率变形。第5页，本讲稿共31页第6页，本讲稿共31页主伸长比率 1 2 3 形变前，(xi,yi,zi)形变后，(1xi,2yi,3zi)形变前构象熵形变后构象熵The change of entropy第7页，本讲稿共31页构象熵的变化整个网链的构象熵变化平均网链数 N第8页，本讲稿共31页Isotropic network 各向同性网链均方末端距第9页，本讲稿共31页The change of free energy F忽略内能变化基本方程恒温过程中，体系Helmholtz自由能 F的减少等于对外界所做的功 W
3、。Store-energy function F第10页，本讲稿共31页Uniaxial elongation 单轴拉伸Incompressible condition 第11页，本讲稿共31页拉伸力拉伸力 f第12页，本讲稿共31页拉伸力拉伸力 f第13页，本讲稿共31页force-elongation ratio relation 力力-伸长比关系伸长比关系第14页，本讲稿共31页应力应力 Stress N0=N/(A0l0)-单位体积内的网链数橡胶状橡胶状态方程态方程1第15页，本讲稿共31页橡胶状态方程橡胶状态方程 2Avogadros number-交联点间链的平均分子量)1()1(
4、)1(222rrrs-=-=-=ccAcAMRTMTkNkTMN第16页，本讲稿共31页一般固体物质符合虎克定律1时结论：形变很小时，交联橡胶的应力-应变关系符合虎克定律第17页，本讲稿共31页橡胶形变时体积不变，泊松比为0.5状态方程1改写为E 初始杨氏模量；G-初始剪切模量橡胶状态方程橡胶状态方程3第18页，本讲稿共31页橡胶状态方程总结橡胶状态方程橡胶状态方程1橡胶状态方程橡胶状态方程2橡胶状态方程橡胶状态方程3第19页，本讲稿共31页Comparison of theoretical curve and experimental results第20页，本讲稿共31页 橡胶状态方程的一
5、般修正橡胶状态方程的一般修正（1）前因子修正（非高斯链修正）前因子修正（非高斯链修正）-Prefactor前因子Let第21页，本讲稿共31页(2)自由末端修正自由末端修正Ideal network假定每个线形分子链交联后都有两个末端形成自由链假定每个线形分子链交联后都有两个末端形成自由链自由链自由链端链端链封闭的链圈封闭的链圈交联前橡胶的数均分子量交联前橡胶的数均分子量第22页，本讲稿共31页修正后的单位体积内的有效网链数修正后的单位体积内的有效网链数N模量第23页，本讲稿共31页(3)虚幻网络虚幻网络 Phantom network校正因子A,A1交联点的功能度Phantom IIIn P
6、hantom network by P.J.Flory第24页，本讲稿共31页Swelling effect 溶涨效应溶剂小分子进入橡胶交联网络，不能将其溶解，只能使其溶涨。体系网链密度降低，平均末端距增加，进而模量下降。溶涨第25页，本讲稿共31页 Thermoplastic elastomer-TPE交联交联-弹性体（橡胶）具有高弹性的条件之一，如果弹性体（橡胶）具有高弹性的条件之一，如果交联点为物理交联，则形成热塑弹性体。交联点为物理交联，则形成热塑弹性体。兼有橡胶和塑料两者的特性，在常温兼有橡胶和塑料两者的特性，在常温下显示高弹，高温下又能塑化成型。下显示高弹，高温下又能塑化成型。生生
7、产产方方法法聚合方法，得嵌段共聚物，聚合方法，得嵌段共聚物，TPE机械共混法，得共混物，机械共混法，得共混物，Ethylene propylene rubber/PP第26页，本讲稿共31页Thermoplastic elastomer(TPE)films that are permeable to water vapor,or breathable,are finding increasing use in the medical industryThe higher permeability of urethane-film gloves results in increased comf
8、ort and handling compared with vinyl or latex.隔隔离离服服 要要求求透透气气性性第27页，本讲稿共31页聚氨酯弹性体由长链二醇、二异氰酸酯、短链二醇或二胺由长链二醇、二异氰酸酯、短链二醇或二胺合成合成软段软段硬段硬段软段和硬段发生相分离软段和硬段发生相分离第28页，本讲稿共31页SBS Styrene-Butadiene-StyreneHardSoftThermoplastic elastomer modified paving grade asphalt binderrehabilitation,in surface treatment and
9、as waterproofing membrane第29页，本讲稿共31页Question:With one kind of polymer?Blocks of isotactic polypropylene and blocks of atactic polypropyleneTo form the thermoplastic elastomer第30页，本讲稿共31页本章小结弹性统计理论弹性统计理论 橡胶状态方程橡胶状态方程橡胶状态方程的一般修正橡胶状态方程的一般修正热塑性弹性体热塑性弹性体重点要求：重点要求：掌握橡胶弹性在受力状态下的应力、应变、温度和掌握橡胶弹性在受力状态下的应力、应变、温度和分子结构之间相互关系。分子结构之间相互关系。第31页，本讲稿共31页