高聚物概述与力学性能.ppt

高聚物的概述和力学性能;第一节 概述 第二节 高聚物的高弹性 第三节 高聚物的粘弹性 第四节 高聚物的屈服、断裂与强度 ;第一节 概述;1-1 表征材料力学性能的基本物理量;应变;弹 性 模 量;1-2 高聚物力学性能的特点;PS制品很脆，一敲就碎（脆性） 尼龙制品很坚韧，不易变形，也不易破碎（韧性） 轻度交联的橡胶拉伸时，可伸长好几倍，力解除后基本恢复原状（弹性） 胶泥变形后，却完全保持新的形状（粘性） 高聚物力学性质的这种多样性，为不同的应用提供了广阔的选择余地。;2.高聚物力学性能的最大特点是 高弹性和粘弹性 ;（1）高聚物的高弹性：是由于高聚物极大的分子量使得高分子链有许多不同的构象，而构象的改变导致高分子链有其特有的柔顺性。链柔性在性能上的表现就是高聚物的高弹性。它与一般材料的普弹性的差别就是因为构象的改变；形变时构象熵减小，恢复时增加。内能在高弹性形变中不起主要作用（它却是普弹形变的主要起因）;（2）高聚物的粘弹性：指高聚物材料不但具有弹性材料的一般特性，同时还具有粘性流体的一些特性。弹性和粘性在高聚物材料身上同时呈现得特别明显。 高聚物的粘弹性表现在它有突出的力学松弛现象，在研究它的力学性能时必须考虑应力、应变与时间的关系。温度对力学性能也是非常重要的因素;第二节 高聚物的高弹性;2-1 高弹性的特点;高弹性的特点：;2-2 平衡态高弹形变的热力学分析;2-3 橡胶弹性的统计理论;2-4 橡胶的使用温度;Rubber products;一.改善高温耐老化性能，提高耐热性 硫化的橡胶具有交联的网状结构，除非分子链断裂或交联链破坏，否则不会流动的，硫化橡胶耐热性似乎是好的。但实际硫化橡胶在120℃已难以保持其物理机械性能，170~180℃时已失去使用价值，为什么呢？ 橡胶主链中含有大量双键，易被臭氧破坏而裂解，双键旁的α次甲基上的氢容易被氧化而降解或交联;为了改善其耐老化性能我们采取 1.改变橡胶主链结构 (1)主链不含双键 (2)主链上含双键较少的丁基橡胶（异丁烯与异戊二烯）;(3)主链上含S原子的聚硫橡胶 (4)主链上含有O原子的聚醚橡胶 (5)主链上均为非碳原子的二甲基硅橡胶 ;2.改变取代基结构 带有供电子取代基的橡胶易氧化： 天然橡胶、丁苯橡胶;带有吸电子取代基的橡胶不易氧化：氯丁橡胶、氟橡胶 ;高聚物的概述和力学性能;3.改变交联链的结构 原则：含硫少的交联链键能较大，耐热性好，如果交联键是C-C或C-O，键能更大，耐热性更好。;高聚物的概述和力学性能;高聚物的概述和力学性能;二. 降低 ，避免结晶，改善耐寒性 耐寒性不足的原因是由于在低温下橡胶 会发生玻璃化转变或发生结晶，而导致 橡胶变硬变脆，丧失弹性。;高聚物的概述和力学性能;高聚物的概述和力学性能;高聚物的概述和力学性能;高聚物的概述和力学性能;第三节 高聚物的粘弹性;3-1 基本概念;高聚物的概述和力学性能;形变;3-2 基本的力学松弛现象;3-2-1 蠕变;高聚物的概述和力学性能;（2）聚合物蠕变过程的形变分析;当聚合物受力时，以上三种形变同时发生;e1;线形和交联聚合物的蠕变全过程;思考题: 1.交联聚合物的蠕变曲线?;3-2-2 应力松弛 ;例如：拉伸一块未交联的橡胶到一定长度，并保持长度不变，随着时间的增加，这块橡胶的回弹力会逐渐减小，这是因为里面的应力在慢慢减小，最后变为0。因此用未交联的橡胶来做传动带是不行的。 ;影响因素： （1）如果 ，如常温下的橡胶，链段易运动，受到的内摩擦力很小，分子很快顺着外力方向调整，内应力很快消失（松弛了），甚至可以快到觉察不到的程度 （2）如果 ，如常温下的塑料，虽然链段受到很大的应力，但由于内摩擦力很大，链段运动能力很小，所以应力松弛极慢，也就不易觉察到;（3）如果温度接近 （附近几十度），应力松弛可以较明显地被观察到，如软PVC丝，用它来缚物，开始扎得很紧，后来就会慢慢变松，就是应力松弛比较明显的例子 （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），所以橡胶制品都要硫化交联；而线形高聚物的应力松弛可减到零;交联和线形聚合物的应力松弛;3-2-3 滞后现象（Delay ）;;滞后现象：高聚物在交变力作用下，形变落后于应力变化的现象 机理：链段在运动时要受到内摩擦力的作用，当外力变化时链段的运动还跟不上外力的变化，形变落后于应力，有一个相位差。相位差越大，说明链段运动愈困难，愈是跟不上外力的变化。;影响滞后的因素： ⑴高聚物的滞后现象与其本身的化学结构有关：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） ⑵滞后现象还受到外界条件的影响;1）外力