第 7 章 聚合物的斷裂和強度

第7章聚合物的斷裂和強度1.

聚合物的斷裂模式1.1

根據(jù)斷裂前吸收能量的大小脆性和韌性斷裂。1.2

根據(jù)受載條件○直接加載下的斷裂；○疲勞斷裂——材料在一個應力水平低于其

斷裂強度的交變應力作用下，經多次循環(huán)

作用斷裂；○蠕變斷裂——材料在一個低于其斷裂強度

的恒定應力的長期作用下發(fā)生斷裂，也稱

靜態(tài)疲勞?！?/p>

環(huán)境應力開裂——材料在腐蝕性環(huán)境（包括溶

劑）和應力的共同作用下發(fā)生開裂?！鹉p磨耗——一種材料在與另一種材料的摩

擦過程中，其表面材料以小顆粒形式斷裂下來。2.

聚合物的斷裂過程和斷裂強度

2.1線型無定型聚合物的斷裂過程（T<Tg）脆性斷裂——剛性、彈性模量、強度；韌性斷裂——應變軟化、冷拉伸、細頸、韌性；應力(σ)應變屈服點應變軟化應變硬化×冷拉伸2.3橡膠的斷裂

在高于Tg時，其應力－應變曲線中沒有屈服點。2.2

晶態(tài)聚合物的斷裂行為2.4溫度和應變速率對斷裂行為的影響○

溫度的影響○

應變速率的影響○

應力性質的影響應力(σ)0應變(ε)ABCDEFGG’G’’應變速度增加，溫度降低T(℃)TBσBσy3.固體聚合物的屈服行為3.1固體聚合物屈服行為的特點○屈服后聚合物一般發(fā)生應變軟化，屈服應力時的應變較小○對溫度敏感○當溫度高于玻璃化溫度時，屈服應力很快降為0○結晶聚合物屈服后，可以形成細頸，并發(fā)生相變化3.2屈服和冷拉條件工程應力：真實應力：則：假定材料不可壓縮，則：λ稱為拉伸比。因此屈服應力符合如下條件：因為：所以：因為λ＝1+ε，dλ=dε,所以：Considere作圖法εσ’σ應力λ－1012012301234σ不發(fā)生屈服發(fā)生屈服形成細頸發(fā)生屈服發(fā)生冷拉伸應變硬化4.

固體聚合物的屈服行為聚合物的微觀斷裂機理化學鍵斷裂范德華力或氫鍵破壞分子間滑落4.1固體聚合物的理論強度

聚合物的強度與單位面積上鍵的數(shù)目及鍵的強度有關。此外與氫鍵和分子間范德華力有關。

理論上計算一個聚乙烯分子鏈斷裂所需的力(3~4)×10－9N/鍵。4.2強度和模量的關系4.3聚合物材料實際斷裂行為與結構的關系(1)化學本性①②③(2)分子量(3)結晶和取向5.聚合物斷裂的裂縫理論2a圓孔橢圓孔5.1

裂縫的應力集中對圓孔形，應力：對橢圓孔，應力：當a≥b時，5.2

Griffith斷裂理論4.用粘度法測定某一PS試樣的相對分子質量,實驗是在苯溶液中30℃進行的，步驟是先稱取0.1375g試樣，配制成25mL的PS－苯溶液，用移液管移取10mL此溶液注入黏度計中，測量出流出時間t1＝241.6s，然后依次加入苯5mL、5mL、10mL、10mL稀釋，分別測得流出時間t2=189.7s，t3=166.0s，t4=144.4s，t5=134.2s。最后測得純苯的流出時間t0=106.8s。從書中查得PS－苯體系在30℃時的K＝0.99×10-2，a=0.74。試計算試樣的黏均分子質量。c’12/31/21/31/4t241.6189.7166144.4134.2ηr=t/t02.2621.7761.5541.3521.257ηSP

=ηr-11.2620.7760.5540.3520.257lnηr/c0.8160.8620.8820.9050.915ηsp/c1.2631.1641.1081.0561