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1、高分子物理第1页上节回顾：概述概述高弹性高弹性特点特点热力学分析热力学分析分子理论分子理论第2页u 橡胶就是含有高弹性材料，高弹性特 征表现在：u弹性形变大，可高达1000%，而金属材料普弹形变不超出1%u弹性模量小，而且随绝对温度升高而升高；而金属材料弹性模量达 ，而且随绝对温度升高而降低第3页u在快速拉伸时（绝热过程），高聚物温度上升；而金属材料温度下降。假如把橡胶薄片拉长，把它贴在嘴唇或面颊上，就会感到橡皮在伸长时发烧，回缩时吸热。u形变与时间相关，橡胶受到外力（应力恒定）压缩或拉伸时，形变总是随时间而发展，最终到达最大形变，这种现象叫蠕变。第4页热力学分析力学分析橡胶橡胶热力学方力学方
2、程程橡胶橡胶弹性是性是熵弹性性,回回弹动力是力是熵增增.橡胶在拉伸橡胶在拉伸过程中放出程中放出热量量,回回缩时吸收吸收热量量.f/MpaT/K283303323343第5页1.交联点无规分布，且每个交联点由四个链组成，全部交联点无规分布，且每个交联点由四个链组成，全部 网链都是有效交联。网链都是有效交联。假设假设：2.网链是高斯链，其末端距分布服从高斯分布，网链网链是高斯链，其末端距分布服从高斯分布，网链 构象改变彼此独立。构象改变彼此独立。3.高斯链组成各向同性网络，其构象总数是各网络高斯链组成各向同性网络，其构象总数是各网络 构象数乘积。构象数乘积。4.形变时，材料体积恒定，微观形变与宏观
3、形变形变时，材料体积恒定，微观形变与宏观形变百分比相同。百分比相同。仿射网络模型仿射网络模型第6页交联网络构象熵单轴拉伸单轴拉伸入1入2入3ffN值不易得到即应变很小时交联橡胶应力应变关系符合虎克定律第7页2-3-1 虚拟网络模型虚拟网络模型不一样点：联接点随时间波动，位置捉摸不定；不一样点：联接点随时间波动，位置捉摸不定；波动不受邻近链影响。波动不受邻近链影响。hi=+D Dhi末端矢量平均值与平均值偏离值成环度成环度交联点官能度交联点官能度第8页1.两种理想模型前置因子不一样，两种理想模型前置因子不一样，仿射为仿射为N/2，虚拟为，虚拟为x/2x/22.仿射模型假设联接点嵌在网络结构中，仿
4、射模型假设联接点嵌在网络结构中，不随时间波动；不随时间波动；虚拟模型中联接点虚拟模型中联接点 会随时间波动。会随时间波动。3.瞬时波动与宏观形变瞬时波动与宏观形变 状态无关状态无关 链虚拟本质。链虚拟本质。仿射网络和虚拟网络模型不一样点仿射网络和虚拟网络模型不一样点第9页2-4 交联网络溶胀交联网络溶胀线型大分子线型大分子溶解溶解交联网络交联网络溶胀溶胀溶胀溶胀交联网络大分子交联网络大分子溶胀后含有弹性溶胀后含有弹性密度下降，密度下降，均方末端距增大！均方末端距增大！第10页第11页第12页第13页第三节 黏弹性3-1 松弛现象3-2 蠕变3-3 应力松弛3-4 滞后3-5 力学损耗3-6 测
5、定粘弹性方法3-7 粘弹性模型3-8 粘弹性与时间、温度关系（时温等效）3-9 波尔兹曼迭加原理第14页3-1 高聚物力学松弛现象力学松弛高聚物力学性能随时间改变统称力学松弛最基本有：蠕变 应力松弛 滞后 力学损耗第15页理想弹性体受外力后，平衡形变瞬时到达，应变正比于应力，形变与时间无关理想黏性体受外力后，形变是随时间线性发展，应变速率正比于应力高聚物形变与时间相关，这种关系介于理想弹性体和理想黏性体之间，也就是说，应变和应变速率同时与应力相关，所以高分子材料常称为黏弹性材料。第16页形变形变时间时间交联高聚物交联高聚物理想弹性体理想弹性体理想粘性体理想粘性体线性高聚物线性高聚物第17页3-
6、2 蠕变蠕变：在一定温度和恒定外力作用下（拉力，压力，扭力等），材料形变随时间增加而逐步增大现象。蠕变过程包含下面三种形变：普弹形变、高弹形变、粘性流动 第18页普弹形变 高分子材料受到外力作用时，分子链内部键长和键角立刻发生改变，形变量很小，外力除去后，普弹形变立刻完全恢复，与时间无关。应力 普弹形变 普弹形变模量第19页示意图第20页高弹形变 是分子链经过链段运动逐步伸展过程，形变量比普弹形变大得多，形变与时间成指数关系，外力除去高弹形变逐步恢复。应力 高弹形变 高弹形变模量 松弛时间第21页示意图第22页粘性流动 分子间无交联线形高聚物，则会产生分子间相对滑移，它与时间成线性关系，外力除
7、去后，黏性形变不能恢复，是不可逆形变 应力 本体粘度第23页示意图第24页高聚物受到外力作用时，三种形变是一起发生，材料总形变为因为 是不可逆形变，所以对于线形高聚物来讲，外力除去后，总会留下一部分不可恢复形变。第25页当聚合物受力当聚合物受力时，以上三种形，以上三种形变同同时发生生 加力瞬间，键长、键角马上产生形变，形变直线上升加力瞬间，键长、键角马上产生形变，形变直线上升 经过链段运动，构象改变，使形变增大经过链段运动，构象改变，使形变增大 分子链之间发生质心位移分子链之间发生质心位移 2+3t 3 3 1 2 1第26页 玻璃玻璃态 1 蠕蠕变量很小量很小,工程材料工程材料,作作结构材料
8、构材料Tg远远高于室温高于室温 高高弹态 1+2 粘流粘流态 1+2+3 存在永久形存在永久形变高分子蠕变高分子蠕变第27页线形和交联聚合物蠕变全过程线形和交联聚合物蠕变全过程形形变变随随时时间间增增加加而而增增大大，蠕变不能完全回复蠕变不能完全回复形形变变随随时时间间增增加加而而增增大大，趋趋于于某某一一值值，蠕蠕变变能能够够完全回复完全回复线形聚合物线形聚合物交联聚合物交联聚合物第28页交联聚合物交联聚合物线形聚合物线形聚合物蠕变本质：分子链质心位移蠕变本质：分子链质心位移线形和交联聚合物蠕变全过程线形和交联聚合物蠕变全过程第29页蠕变影响原因蠕变影响原因（1）温度：）温度：温度升高，蠕温
9、度升高，蠕变速率增大，蠕速率增大，蠕变程度程度变大大因因为外力作用下，温度高使分子运外力作用下，温度高使分子运动速度加速度加紧，松弛加，松弛加紧（2）外力作用：）外力作用：外力作用大，蠕外力作用大，蠕变大，蠕大，蠕变速率高（同于温速率高（同于温度作用度作用）t温度升高温度升高外力增大外力增大（3）受力）受力时间：受力受力时间延延长，蠕，蠕变增大。增大。第30页 温温度度过低低，远小小于于Tg，蠕蠕变量量很很小小，很很慢慢，表表现出出弹性，短性，短时间内内观察不出察不出 T过高高(Tg)，外外力力大大，形形变太太快快，表表现粘粘性性，观察不出察不出 在在适适当当 和和Tg以以上上，才才能能够观察
10、察到到完完整整蠕蠕变曲曲线。因因为链段段可可运运动，但但又又有有较大大阻阻力力内内摩摩擦擦力力，因因而只能而只能较迟缓运运动。怎怎样观察到完整蠕察到完整蠕变曲曲线第31页（4）结构：构：主主链刚性，分子运性，分子运动性差，外力作用下，蠕性差，外力作用下，蠕变小小t10003000（%）聚砜 聚苯醚聚碳酸酯改性聚苯醚ABS（耐热级）聚甲醛尼龙ABS0.51.01.52.0第32页能够看出：能够看出：主链含芳杂环刚性链高聚物，含有很好主链含芳杂环刚性链高聚物，含有很好抗蠕变性能，所以成为广泛应用工程塑抗蠕变性能，所以成为广泛应用工程塑料，可用来代替金属材料加工成机械零料，可用来代替金属材料加工成机
11、械零件。件。蠕变较严重材料，使用时需采取必要补蠕变较严重材料，使用时需采取必要补救办法。救办法。第33页怎样预防蠕变？关键：关键：降低链质心位移降低链质心位移 链柔顺性大好不好？链柔顺性大好不好？链间作用力强好还是弱好？链间作用力强好还是弱好？交联好不好？交联好不好？第34页例例1 1：硬：硬PVCPVC抗蚀性好，可作化工管道，抗蚀性好，可作化工管道，但易蠕变，所以使用时必须增加支架。但易蠕变，所以使用时必须增加支架。例例2 2：PTFEPTFE是塑料中摩擦系数最小，所是塑料中摩擦系数最小，所以有很好自润滑性能，但蠕变严重，所以有很好自润滑性能，但蠕变严重，所以不能作机械零件，却是很好密封材料
12、。以不能作机械零件，却是很好密封材料。例例3 3：橡胶采取硫化交联方法来预防由：橡胶采取硫化交联方法来预防由蠕变产生分子间滑移造成不可逆形变。蠕变产生分子间滑移造成不可逆形变。第35页3-3 应力松弛 定义：对于一个线性粘弹体定义：对于一个线性粘弹体来说，在来说，在应变保持不变应变保持不变情况情况下，下，应力随时间增加而逐步应力随时间增加而逐步衰减衰减，这一现象叫应力松弛。，这一现象叫应力松弛。（Stress Relax）第36页比如比如：拉伸一块未交联橡胶到一定：拉伸一块未交联橡胶到一定长度，并保持长度不变，伴随时间长度，并保持长度不变，伴随时间增加，这块橡胶回弹力会逐步减小，增加，这块橡胶
13、回弹力会逐步减小，这是因为里面应力在慢慢减小，最这是因为里面应力在慢慢减小，最终变为终变为0。所以用未交联橡胶来做。所以用未交联橡胶来做传动带是不行。传动带是不行。第37页 起始应力 松弛时间 应力松弛和蠕变是一个问题两个方面，都反应了高聚物内部分子三种运动情况：当高聚物一开始被拉长时，其中分子处于不平衡构象，要逐步过渡到平衡构象，也就是链段要顺着外力方向来运动以降低或消除内部应力。第38页（1）假如 ，如常温下橡胶，链段易运动，受到内摩擦力很小，分子很快顺着外力方向调整，内应力很快消失（松弛了），甚至能够快到觉察不到程度（2）假如 ，如常温下塑料，即使链段受到很大应力，但因为内摩擦力很大，链
14、段运动能力很小，所以应力松弛极慢，也就不易觉察到第39页（3）假如温度靠近 （附近几十度），应力松弛能够较显著地被观察到，如软PVC丝，用它来缚物，开始扎得很紧，以后就会慢慢变松，就是应力松弛比较显著例子（4）只有交联高聚物应力松弛不会减到零（因为不会产生分子间滑移），而线形高聚物应力松弛可减到零第40页3-4 滞后现象（Delay）高聚物作为结构材料，在实际应用时，往往受到交变力作用。比如轮胎，传动皮带，齿轮，消振器等，它们都是在交变力作用场所使用。以轮胎为例，车在行进中，它上面某一部分一会儿着地，一会离地，受到是一定频率外力，它形变也是一会大，一会小，交替地改变。第41页比如：汽车每小时走
15、60km，相当于在轮胎某处受到每分钟300次周期性外力作用（假设汽车轮胎直径为1m，周长则为3.141，速度为1000m/1min1000/3.14300r/1min），把轮胎应力和形变随时间改变统计下来，能够得到下面两条波形曲线：第42页第43页滞后现象：高聚物在交变力作用下，形变落后于应力改变现象解释：链段在运动时要受到内摩擦力作用，当外力改变时链段运动还跟不上外力改变，形变落后于应力，有一个相位差，越大，说明链段运动愈困难，愈是跟不上外力改变。第44页高聚物滞后现象与其本身化学结构相关：通常刚性分子滞后现象小（如塑料）；柔性分子滞后现象严重（如橡胶）滞后现象还受到外界条件影响第45页外力
16、作用频率假如外力作用频率低，链段能够来得及运动，形变能跟上应力改变，则滞后现象很小。只有外力作用频率处于某一个水平，使链段能够运动，但又跟不上应力改变，才会出现显著滞后现象第46页温度影响温度很高时，链段运动很快，形变几乎不落后应力改变，滞后现象几乎不存在温度很低时，链段运动速度很慢，在应力增加时间内形变来不及发展，也无滞后只有在某一温度下（上下几十度范围内），链段能充分运动，但又跟不上应力改变，滞后现象就比较严重第47页 增加频率与降低温度对滞后有相同影响 降低频率与升高温度对滞后有相同影响第48页3-5 力学损耗轮胎在高速行使相当长时间后，马上检验内层温度，为何到达烫手程度？高聚物受到交变
17、力作用时会产生滞后现象，上一次受到外力后发生形变在外力去除后还来不及恢复，下一次应力又施加了，以致总有部分弹性储能没有释放出来。这么不停循环，那些未释放弹性储能都被消耗在体系自摩擦上，并转化成热量放出。第49页这种因为力学滞后而使机械功转换成热现象，称为力学损耗或内耗。以应力应变关系作图时，所得曲线在施加几次交变应力后就封闭成环，称为滞后环或滞后圈，此圈越大，力学损耗越大回缩曲线回缩曲线拉伸曲线拉伸曲线第50页例1：对于作轮胎橡胶，则希望它有最小力学损耗才好顺丁胶：内耗小，结构简单，没有侧基，链段运动内摩擦较小丁苯胶：内耗大，结构含有较大刚性苯基，链段运动内摩擦较大丁晴胶：内耗大，结构含有极性
18、较强氰基，链段运动内摩擦较大丁基胶：内耗比上面几个都大，侧基数目多，链段运动内摩擦更大第51页例2：对于作为防震材料，要求在常温附近有较大力学损耗（吸收振动能并转化为热能）对于隔音材料和吸音材料，要求在音频范围内有较大力学损耗（当然也不能内耗太大，不然发烧过多，材料易于热态化）第52页在正弦应力作用下，高聚物应变是相同角频率正弦函数，与应力间有相位差交变应力 应变 展开得：应力同相位 比应力落后 普弹性 粘性 第53页应力与应变关系 可用模量表示：因为相位差存在，模量将是一个复数，叫复变模量：第54页复变模量实数部分表示物体在形变过程中因为弹性形变而储存能量，叫储能模量，它反应材料形变时回弹能
19、力（弹性）复变模量虚数部分表示形变过程中以热形式损耗能量，叫损耗模量，它反应材料形变时内耗程度（粘性）滞后角 力学损耗因子第55页损耗模量损耗模量损耗因子损耗因子储能模量储能模量第56页 ，这两根曲线在 很小或很大时几乎为0；在曲线两侧几乎也与 无关，这说明：交变应力频率太小时，内耗很小，当交变应力频率太大时，内耗也很小。只有当为某一特定范围 时，链段又跟上又跟不上外力时，才发生滞后，产生内耗，弹性储能转化为热能而损耗掉，曲线则表现出很大能量吸收第57页3-6 测定高聚物粘弹性试验方法蠕变仪 高聚物蠕变试验可在拉伸，压缩，剪切，弯曲下进行。第58页（）拉伸蠕变试验机（塑料）原理：对试样施加恒定
20、外力（加力能够是上夹具固定，自试样下面直接挂荷重），测定应变随时间改变夹具夹具试样试样荷重荷重第59页注：对于硬塑料，长度改变较小，通常在试样表面贴应变片（类似电子秤装置，能够将力学信号转变为电阻值，而得出应变值），测定拉伸过程中电阻值改变而得出应变值。第60页（）剪切蠕变（交联橡胶）材料受剪切应力在这种恒切应力下测定应变随时间改变。第61页应力松弛拉伸应力松弛（橡胶和低模量高聚物应力松弛试验）第62页动态扭摆仪扭摆测量原理：因为试样内部高分子内摩擦作用，使得惯性体振动受到阻尼后逐步衰减，振幅随时间增加而减小。第63页3-7 粘弹性模型弹簧能很好地描述理想弹性体力学行为（虎克定律）粘壶能很好地
21、描述理想粘性流体力学行为（牛顿流动定律）高聚物粘弹性能够经过弹簧和粘壶各种组合得到描述，二者串联为麦克斯韦模型，二者并联为开尔文模型。第64页Maxwell模型 由一个弹簧和一个粘壶串联而成当一个外力作用在模型上时弹簧和粘壶所受应力相同所以有：第65页代入上式得：这就是麦克斯韦模型运动方程式 第66页应用：Maxwell模型来模拟应力松弛过程尤其有用（但不能用来模拟交联高聚物应力松弛）Maxwell模型来模拟高聚物动态力学行为（不行）Maxwell模型用于模拟蠕变过程是不成功第67页（）开尔文模型是由弹簧与粘壶并联而成 作用在模型上应力两个元件应变总是相同：第68页所以模型运动方程为：应用：K
22、elvin模型可用来模拟高聚物蠕变过程Kelvin模型可用来模拟高聚物动态力学行为Kelvin模型不能用来模拟应力松弛过程第69页两个模型不足：Maxwell模型在恒应力情况下不能反应出松弛行为Kelvin模型在恒应变情况下不能反应出应力松弛第70页（）四元件模型是依据高分子运动机理设计（因为高聚物形变是由三部分组成）第71页由分子内部键长，键角改变引发普弹形变，它是瞬间完成，与时间无关，所以可用一个硬弹簧来模拟。由链段伸展，蜷曲引发高弹形变随时间而改变，可用弹簧与粘壶并联来模拟。高分子本身相互滑移引发粘性流动，这种形变随时间线性改变，可用粘壶来模拟。第72页我们能够把四元件模型看成是Maxw
23、ell和Kelvin模型串联试验表明：四元件模型是较成功，在任何情况下均可反应弹性与粘性同时存在力学行为。不足：只有一个松弛时间，不能完全反应高聚物粘弹性真实改变情况，因为链段有大小，对应松弛时间不一样。第73页3-8 时温等效原理1要使高分子链段产生足够大活动性才能表现出高弹态形变，需要一定松弛时间；要使整个高分子链能够移动而表现出粘性流动，也需要一定松弛时间。2当温度升高时，所以同一个力学行为在较高温度下，在较短时间内看到；同一力学行为也能够在较低温度，较长时间内看到。所以升高温度等效于延长观察时间。对于交变力情况下，降低频率等效于延长观察时间。第74页3.借助于转换因子能够将在某一温度下
24、测定力学数据，变成另一温度下力学数据，这就是时温等效原理。4.实用意义 经过不一样 温度下能够试验测得力学性质进行比较或换算，得到有些高聚物实际上无法实测结果(PE)第75页由试验曲线 迭合曲线 1 2 3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9第76页将平移量温度作图25-8000第77页试验证实，很多非晶态线形高分子基本符合这条曲线。所以W，F，L三人提出以下经验公式：表明移动因子与温度与参考温度之差相关第78页当选 为参考温度时，则WLF方程变为：而当 时，全部高聚物都可找到一个参考温度，温度通常落在 这时，WLF方程为：第79页3-9 Boltzmann迭加原理是高聚物粘弹
25、性一个简单但又非常主要原理，这个原理指出:高聚物蠕变是其整个负荷历史函数。(1)每个负荷对高聚物蠕变贡献是独立，因而各负荷总效应等于各个负荷效应加和。最终形变是各个负荷所贡献形变简单加和。第80页能够依据有限试验数据，来预测高聚物在很宽负荷范围内力学性质这部分内容自己看一下书第81页第四节 极限力学行为4-1 概述4-2 应力应变曲线4-3 屈服4-4 冷拉与成颈4-5 银纹与应力发白4-6 强度与破坏第82页4-1 概述非极限范围内小形变：可用模量来表示形变特征 极限范围内大形变：要用应力应变曲线来反应这一过程第83页由应力应变曲线上可取得反应破坏过程力学量:扬氏模量屈服应力屈服伸长断裂强度
26、（抗拉强度）断裂伸长第84页高聚物力学性能与温度和力作用速率相关，所以在试验和应用中务必牢切记住：必须标明温度和施力速率（或形变速率），切勿将正常形变速率下测试数据用于持久力作用或冲击力作用下场所下；切勿将正常温度下得到数据用于低温或高温下。只有在宽广温度范围和形变速率范围内测得数据才能够帮助我们判断高聚物材料强度、硬软、韧脆，再依据环境要求，才能选出适当材料来进行设计和应用。第85页材料破坏有二种方式，可从拉伸应力应变曲线形状和破坏是断面形状来区分：脆性破坏:试样在出现屈服点之前断裂 断裂表面光滑韧性破坏:试样在拉伸过程中有显著屈服 点和颈缩现象 短裂表面粗糙第86页拉伸应力曲线反应材料力学
27、性质力 学 参 量 力 学 性 质 弹性模量 刚性屈服点 弹性断裂伸长 延性屈服应力 强度（或断裂强度、抗拉强度）应力应变曲线下部面积 韧性弹性线下部面积 回弹性第87页4-2 应力-应变曲线1.高聚物应力应变综合曲线屈服应变屈服应变弹性弹性线性线性B（屈服点）（屈服点）C断裂点断裂点塑性塑性第88页上面是经典应力应变曲线 实际聚合物材料，通常是综合曲线一部分或是其变异。处于玻璃态塑料只在一段范围内才含有这种形状。处于高弹态橡胶，只有在温度较低和分子量很大时含有这种形状。第89页分析：以B点为界分为二部分：B点以前（弹性区域）：除去应力，材料能恢复原样，不留任何永久变形。斜率 即为扬氏模量。B
28、点以后（塑性区域）：除去外力后，材料不再恢复原样，而留有永久变形，我们称材料“屈服”了，B点以后总趋势是载荷几乎不增加但形变却增加很多第90页B点：屈服点 B点时对应应力屈服应力 B点时对应应变屈服应变C点：断裂点 C点对应应力断裂应力（断裂强度）抗拉强度 C点对应应变断裂伸长率第91页聚合物力学聚合物力学类类型型软软而弱而弱软软而而韧韧硬而脆硬而脆硬而硬而强强硬而硬而韧韧聚合物聚合物应应力力应变应变曲曲线线应应力力应应变变曲曲线线特特点点模模 量量（刚刚性）性）低低低低高高高高高高屈服屈服应应力力（强强度）度）低低低低高高高高高高极限极限强强度度（强强度）度）低低中中高高高高断裂伸断裂伸长长
29、（延性）（延性）中等中等按屈服按屈服应应力力低低中中高高应应力力应变应变曲曲线线下面下面积积（韧韧）小小中中小小中中大大实实例例聚合物凝胶聚合物凝胶橡胶橡胶.增塑增塑.PVC.PE.PTFEPS.PMMA.固固化酚化酚醛树醛树脂断脂断裂前无塑性形裂前无塑性形变变断裂前有断裂前有银银纹纹硬硬PVCABS.PC.PE.PA有显著屈服和塑性形变.韧性好第92页4-3 高聚物屈服1.高聚物屈服点特征大多数高聚物有屈服现象，最显著屈服现象是拉伸中出现细颈现象。它是独特力学行为。并不是全部高聚物材料都表现出屈服过程，这是因为温度和时间对高聚物性能影响往往掩盖了屈服行为普遍性，有高聚物出现细颈和冷拉，而有高
30、聚物脆性易断。第93页(1)屈服应变大：高聚物屈服应变比金属大得多，金属0.01左右，高聚物0.2左右（比如PMMA切变屈服为0.25，压缩屈服为0.13）(2)屈服过程有应变软化现象：许多高聚物在过屈服点后都有一个应力不太大下降，叫应变软化，这时应变增大，应力反而下降。第94页(3)屈服应力依赖应变速率：应变速率增大，屈服应力增大。应变速率对应变速率对PMMA真应力应变曲线影响真应力应变曲线影响应应变变速速率率增增大大123410.2吋分吋分真应变真应变 41.28吋吋/分分31.13吋吋/分分20.8吋吋/分分真应力真应力第95页(4)屈服应力依赖于温度：温度升高，屈服应力下降。在温度到达
31、 时，屈服应力等于0温度对醋酸纤维素应力应变曲线影响温度对醋酸纤维素应力应变曲线影响应力应力应变应变80655025025第96页(5)屈服应力受流体静压力影响：压力增大，屈服应力增大。1.7千巴千巴1巴巴0.69千巴千巴3.2千巴千巴切应力切应力切应变切应变第97页(6)高聚物屈服应力不等于压缩屈服应力，普通后者大一些。所以高聚物取向薄膜不一样方向上屈服应力差异很大。(7)高聚物在屈服时体积略有缩小。第98页2.真应力-应变曲线及屈服判据三种类型DE0 1 2 30 1 2 30 1 2 3由由 无无法法作作切切线线，不不能能成成颈颈由由 可可作作两两条条切切线线，有有两两个个点点满满足足屈
32、屈服服条条件件，D点点时时屈屈服服点点，E点点开始冷拉开始冷拉由由 可可作作一一条条切切线线，曲曲线线上上有有一一个个点点满满足足 ，此此点点为为屈屈服服点点，在在此此点点高高聚聚物物成成颈颈第99页3.屈服机理(1)银纹屈服-银纹现象与应力发白1)银纹现象：很多高聚物，尤其是玻璃态透明高聚物（PS、PMMA、PC）在储存过程及使用过程中，往往会在表面出现像陶瓷那样，肉眼可见微细裂纹，这些裂纹，因为能够强烈地反射可见光看上去是闪亮，所以又称为银纹crage第100页原因：a是高聚物受到张应力作用时，在材料一些薄弱步骤上应力集中，而产生局部塑性形变，而在材料表面或内部出现垂直于应力方向微细凹槽或
33、“裂纹”现象b环境原因也会促进银纹产生，化学物质扩散到高聚物中，使微观表面溶胀或增塑，增加分子链段活动性，玻璃化温度下降促进银纹产生，另外，试样表面缺点和擦伤处也易产生银纹，或起始于试样内部空穴或夹杂物边界处，这些缺点造成应力集中，有利于银纹产生第101页2)应力发白现象：橡胶改性PS：HIPS或ABS在受到破坏时，其应力面变成乳白色，这就是所谓应力发白现象。应力发白和银纹化之间差异在于银纹带大小和多少，应力发白是由大量尺寸非常小银纹聚集而成。第102页(2)剪切屈服现象：韧性高聚物在拉伸至屈服点时，常可见试样上出现与拉伸方向成45角剪切滑移变形带。对韧性材料来说，拉伸时45 斜截面上最大切应
34、力首先到达材料剪切强度，所以首先出现与拉伸方向成45 剪切滑移变形带-细颈。因为变形带中分子链取向度高，故变形逐步向整个试样扩展。第103页通常，韧性材料最大切应力首先到达抗剪强度，所以材料先屈服。脆性材料最大切应力到达抗剪强度之前，真应力已超出材料强度，所以材料来不及屈服就已断裂。所以韧性材料-断面粗糙-显著变形 脆性材料-断面光滑-断面与拉 伸方向垂直第104页4-4 高聚物断裂与强度1.脆性断裂与韧性断裂从实用观点来看，高聚物材料最大优点是它们内在韧性，也就是说它在断裂前能吸收大量能量，不过这种内在韧性不是总是能表现出来，因为加载方式、温度、应变速率、试样形状、大小等改变却会使韧性变坏，
35、甚至会脆性断裂，而材料脆性断裂是工程上必须尽可能防止。第105页脆性：关系是线性（或微曲）断裂应变低于，断裂能不大 断裂面光滑韧性：关系非线性 断裂前形变大得多，断裂能很大 断裂面粗糙第106页对高聚物材料，脆性还是韧性极大地取决于试验条件：主要看温度和测试速率。在恒定应变速率下：低温脆性形式向高温韧性形式转变在恒定温度下：应变速率上伸，表现为脆性形式；应变速率下降，表现为韧性形式第107页.高聚物强度（1）高聚物材料破坏实质上大分子主链上化学键断裂或是高分子链之间相互作用力破坏。所以从组成高分子链化学键强度和高分子链间相互作用力强度能够估称高聚物材料理论强度。（2）半经验公式：杨氏模量 第1
36、08页（3）普通讲，实际强度仅是理论强度1/100到1/1000，为何？材料内部应力集中引发（有有缺点，有是杂质）。受外力作用时，缺点根部应力比材料平均受到应力大得多，形成塑性屈服区，所以当材料平均应力还没有到达它理论强度以前，而缺点根部应力首先到达了理论强度临界值，材料就先从这里开始破坏。第109页（4）影响强度原因（要求试样尺寸）填料：与填料高聚物性质相关（纤维填料能改进高聚物力学强度）。粉料填料也能够作增强剂（如碳黑增强橡胶，模量和强度增加）受力条件（温度、速度）：按作用力作用方式不一样力学强度分为：抗拉强度，抗压强度，抗弯强度，冲击强度为了得到重复性好结果，为了消除受力条件影响，要求了统一标准条件-标准测试第110页4-5 塑料常规力学性能测试1测试标准方法内部标准方法（内标）企业标准方法（企标）部标准方法（部标）国家标准方法（国家标准）国际标准方法：ISO，ASTM第111页2影响测试结果原因（1）试样：试样制备 试样尺寸 试样预处理（2）测试环境条件第112页3 常见力学性能测试仪器 拉力试验机（依据负荷测定方 法不一样，能够分为两类）：摆锤式和电子拉力试验机 不论哪种试验机，更换夹具后，均可进行拉伸，压缩，弯曲，剪切，撕裂，剥离等力学测试。第113页