5-高聚物的力學(xué)性能(上)

1、,FFFF0l00lll lliildl0tgr 0VV0AFAF0AFs00llAFE縱向單位寬度的增加橫向單向單位寬度的llmmtgAFrGs0VPVPB0ED1GJ1B1乙丙橡膠：CH2CH2CHCH2CH3CH2CHCH2CHC丙烯睛丙烯酸酯膠：CNOROCH2CH2SSSSOCH2OSiCH3CH3gT形變形變時(shí)間時(shí)間交聯(lián)高聚物交聯(lián)高聚物理想彈性體理想彈性體理想粘性體理想粘性體線性高聚物線性高聚物Gt當(dāng)聚合物受力時(shí)，以上三種形變同時(shí)發(fā)生當(dāng)聚合物受力時(shí)，以上三種形變同時(shí)發(fā)生 1 2+ 3t2t1t 1 2 3t0t 形變隨時(shí)間增加而形變隨時(shí)間增加而增大，蠕變不能完增大，蠕變不能完全回復(fù)

2、全回復(fù)形變隨時(shí)間增加而形變隨時(shí)間增加而增大，趨于某一值，增大，趨于某一值，蠕變可以完全回復(fù)蠕變可以完全回復(fù)思考題思考題: :1.1.交聯(lián)聚合物的蠕變曲線交聯(lián)聚合物的蠕變曲線? ?2.2.雨衣在墻上為什么越來越長雨衣在墻上為什么越來越長?(?(增塑增塑PVC)PVC) 1 1PVC的的Tg=80,加入增塑劑后加入增塑劑后,玻璃化溫度大大下降玻璃化溫度大大下降,成為軟成為軟PVC做雨衣做雨衣,此時(shí)處于高彈態(tài)此時(shí)處于高彈態(tài),很容易產(chǎn)生蠕變很容易產(chǎn)生蠕變. t圖圖7 7te0gTT gTT gT交聯(lián)聚合物交聯(lián)聚合物線形聚合物線形聚合物不能產(chǎn)生質(zhì)心位移，應(yīng)力只能松弛到平衡值高分子鏈的構(gòu)象重排和分子鏈滑移

3、是導(dǎo)致材料蠕變和應(yīng)力松弛的根本原因。 )(t)(t)(t)(t32gT內(nèi)耗的情況可以從橡膠拉伸內(nèi)耗的情況可以從橡膠拉伸回縮的應(yīng)力應(yīng)變曲線上看出回縮的應(yīng)力應(yīng)變曲線上看出1 0 20回縮回縮拉伸拉伸硫化橡膠拉伸硫化橡膠拉伸回縮應(yīng)力應(yīng)變曲線回縮應(yīng)力應(yīng)變曲線拉伸曲線下面積為外力對(duì)橡膠所作的拉伸功拉伸曲線下面積為外力對(duì)橡膠所作的拉伸功回縮曲線下面積為橡膠對(duì)外力所作的回縮功回縮曲線下面積為橡膠對(duì)外力所作的回縮功面積之差面積之差損耗的功損耗的功滯后環(huán)面積越大滯后環(huán)面積越大,損耗越大損耗越大.通常用通常用Tan 表示內(nèi)耗的大小表示內(nèi)耗的大小.（2）損耗功 2000,:ttttsintcost-Wdddtdtd

4、t 滯后圈的大小恰好是單位體積的橡膠在每一個(gè)拉伸 壓縮循環(huán)中所損耗的功 數(shù)學(xué)上有00sinW 又稱為力學(xué)損耗角又稱為力學(xué)損耗角, ,常用常用tantan 表示內(nèi)耗的大小表示內(nèi)耗的大?。?）內(nèi)耗的影響因素內(nèi)耗的影響因素鏈剛性內(nèi)耗大鏈剛性內(nèi)耗大, ,鏈柔性內(nèi)耗小鏈柔性內(nèi)耗小. .順丁橡膠順丁橡膠: :內(nèi)耗小內(nèi)耗小, ,鏈上無取代基鏈上無取代基, ,鏈段運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦鏈段運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦阻力小阻力小. .做輪胎做輪胎丁苯丁苯,丁腈橡膠丁腈橡膠:內(nèi)耗大內(nèi)耗大,丁苯有一個(gè)苯環(huán)丁苯有一個(gè)苯環(huán),丁腈有一個(gè)丁腈有一個(gè)-CN,極性較大極性較大,鏈段運(yùn)動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦阻力很大鏈段運(yùn)動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦阻力很大(吸收沖擊吸收沖擊能量很大

5、能量很大,回彈性差回彈性差)如吸音和消震的材料如吸音和消震的材料.a.a.結(jié)構(gòu)因素結(jié)構(gòu)因素: : a.a.結(jié)構(gòu)因素結(jié)構(gòu)因素 b.b.溫度溫度 c.tanc.tan 與與 關(guān)系關(guān)系 b.b.溫度溫度: :tan TTTTg：形變主要是鍵長鍵角改變引起的形變主要是鍵長鍵角改變引起的形變速度很快形變速度很快,幾乎跟的上應(yīng)力的變化幾乎跟的上應(yīng)力的變化, 很很小小,內(nèi)耗小內(nèi)耗小.T Tg：鏈段開始運(yùn)動(dòng)鏈段開始運(yùn)動(dòng),體系粘度很大體系粘度很大,鏈鏈段運(yùn)動(dòng)受的內(nèi)摩擦阻力很大段運(yùn)動(dòng)受的內(nèi)摩擦阻力很大, 高彈形變明顯高彈形變明顯落后于應(yīng)力的變化落后于應(yīng)力的變化, 較大較大,內(nèi)耗較大內(nèi)耗較大. .TTg：鏈段運(yùn)動(dòng)能

6、力增大鏈段運(yùn)動(dòng)能力增大, 變小內(nèi)耗變小變小內(nèi)耗變小.因此在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)出現(xiàn)一個(gè)內(nèi)耗極大值因此在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)出現(xiàn)一個(gè)內(nèi)耗極大值.TTf: :粘流態(tài)粘流態(tài), ,分子間產(chǎn)生滑移內(nèi)耗大分子間產(chǎn)生滑移內(nèi)耗大. .TgT c.tan 與與 關(guān)系關(guān)系:1.1.頻率很低頻率很低, ,鏈段運(yùn)動(dòng)跟的上鏈段運(yùn)動(dòng)跟的上外力的變化外力的變化, ,內(nèi)耗小內(nèi)耗小, ,表現(xiàn)出橡表現(xiàn)出橡膠的高彈性膠的高彈性. .2.2.頻率很高頻率很高, ,鏈段運(yùn)動(dòng)完全跟鏈段運(yùn)動(dòng)完全跟不上外力的變化不上外力的變化, ,內(nèi)耗小內(nèi)耗小, ,高聚高聚物呈剛性物呈剛性, ,玻璃態(tài)的力學(xué)性質(zhì)玻璃態(tài)的力學(xué)性質(zhì). .3.3.外力跟不上外力的比變化外力跟不上外力的比變化, ,將在某一頻率出現(xiàn)最大值將在某一頻率出現(xiàn)最大值, ,表表現(xiàn)出粘彈性現(xiàn)出粘彈性tanlog橡膠態(tài)橡膠態(tài)粘彈