




已阅读5页,还剩47页未读, 继续免费阅读
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
CHAPTER 6. 聚合物共混物的力学性质,2004年3月31日,本章主要内容,共混物性能与其纯组分性能之间的一般关系 共混物的玻璃化转变及力学松弛(小变形,近似线性) 共混物的力学强度(大变形) 橡胶增韧塑料机理 其他增韧机理,概述,共混物性能不仅与组分性能有关,且与其形态结构相关。共混物性能与其组分性能间关系决定于形态结构(相容性,界面层,相的连续性,相的大小及形状) 组分性能与聚合物的一次(化学性质),二次(玻璃化转变),三次结构(聚集态结构)密切相关。,6.1共混物性能与其纯组分性能间的一般关系,混合法则,均相共混物 无规共聚物;低聚物为增塑剂,I为作用因子,+为正偏差,为负偏差,单相连续的共混物,P共混物性能, P1为连续相性能,2分散相体积分数 A与分散相颗粒形状有关,B与分散相、连续相性能比有关; 与分散相分数,和分散颗粒的最大堆砌系数m有关,分散相为硬的情况,单相连续(分散相为软时),两相连续共混物 组分对称 IPN,半结晶聚合物的弹性模量,n为1/5;对于共混发生相逆转时下式较合适,6.2共混物的玻璃化转变及力学松弛,玻璃化转变(主转变) 非晶聚合物的三态 已占体积,自由体积 自由体积分数f=0.025 热膨胀系数a=4.8x10-4 /K 多重转变, 主次转变,共混物的玻璃化转变,玻璃化转变与组成的一般关系 Couchman 1978, Fox, Utracki 1984, 相继提出了共混物Tg与各组分Tg,组成的关系。 转变的特点 单一(自由体积完全公共化) 两个相互靠拢,玻璃化转变区的温度范围加宽(局部公共化) 两个分别为原来,玻璃化转变强度与共混物形态结构的关系,连续相峰值大,分散相较小 其他条件相同时,分散相峰值随其含量增加而增加 分散相峰值与形态结构密切相关,起决定性作用的是分散相的体积分数。,力学松弛 Kelvin模型描述蠕变过程 Maxwell模型描述应力松弛过程 时温等效原理,移动因子 非晶线型聚合物,在力学状态方面有相似性和对应性。(弹性模量相似,玻璃化转变温度范围大致相同),共混物的弹性模量及力学松弛,弹性模量 线粘弹范围(低应力,低变形) G ,K,E 可根据混合法则估计 模量大的为连续相符合上限,模量小的为连续相符合下限。 目前用量最广的为Kerner在1956年提出的公式,力学松弛 力学松弛时间谱加宽 Master curve上 均相为109S ,共混物为1016S 阻尼性能:防震和隔音,力学模型 都服从胡克定律前提下 并联模型(等形变) 串联模型(等应力) WLF方程不适合多相共混物,因测定温度下,两聚合物的移动因子不同。但测定温度下两聚合物的模量差别很大,可近似符合。,6.3共混物的力学性质,力学性质表示手段 动态 静态 强度, 伸长率, 硬度, 模量, 韧性(冲击强度(落锤,摆锤;有无缺口;IZOD,CHARPY);快速拉伸,),影响力学性质的因素,高分子本身结构(主链,极性,H,支化,交联,分子量) 结晶和取向 应力集中物(craze,crack) 增塑剂 填料 共聚和共混 时间温度,6.3.1聚合物的形变过程,F=F(T,t, ,f) 线型非晶态聚合物的拉伸行为:,冷拉曲线(强迫高弹形变),聚合物的形变过程,剪切屈服变形 银纹化,剪切形变,剪切互生定律 正应力成45度斜面上剪应力最大 剪切带:明显的局部剪切变形,剪切形变成因,应变软化作用 材料对应变的阻力随应变增加而减小。 变形很大时,分子链取向,会转变到应变硬化。 应变软化的解释:热软化理论,应力活化理论等;1973年Argon提出,由于大分子链各物理交联点发生重新组合而形成有利于形变发展的超分子结构 结构上的缺陷或其他原因造成的应力集中 纯几何原因,局部面积小,应力集中,如成颈现象,剪切带的特征,产生和尖锐程度受温度、形变速率及样品的热历史有关。 结构:厚度约为1um,宽约5-50um,又由大量不规则的线簇构成,每条线的厚度约为0.1um。 位于最大剪切分力的平面上,由于体积变化和可能出现的各向异性,有所偏差。 分子链有很大程度的取向,拉伸时与张力轴间的夹角小,压缩时与压轴间的夹角大,银纹化,应力作用下产生发白现象,叫应力发白。本质上是材料在约束条件下的非均匀塑性变形。 原因:应力集中(力和环境) 银纹和裂缝比较,银纹的结构,平面垂直于外加应力方向 细丝贯穿其中的空洞,直径10-40nm,空洞直径10-20nm,空洞相通 银纹厚度0.1um-1um 银纹大分子沿应力取向,银纹的性能,密度,光学和渗透性 应力-应变 模量比正常聚合物低。 卸载后可恢复,加热加压可使银纹消失,但超分子结构并未恢复。(银纹再现) 强度和生成能(塑性功,粘弹功,表面功,化学键断裂功),银纹形成动力学,引发 应力集中 增长 取决于应力集中和银纹尖端材料性质。 终止:原因如与剪切带的相互作用,尖端集中因子的下降,银纹的支化,影响银纹化的因素,分子量 (分子量高银纹强度大) 分子取向(平行受抑制,垂直易引发) 环境,如溶剂、老化、热应力,等 苯,苯乙烯;臭氧; 临界形变值和临界应力下降,内应力就可引起银纹,叫溶剂银纹化(降低表面能,溶胀) 表面活性剂也可引起银纹化,银纹和剪切带的相互作用,银纹遇上剪切带得以愈合终止(剪切带中大分子高度取向,限制其发展) 银纹尖端引发新的剪切带,新剪切带终止银纹; 剪切带使银纹的引发,增长速率下降,6.3.2共混物的形变,相界面处产生应力集中,剪切带和银纹的引发核心 分散相的应力集中效应,P/R 赤道 影响形变的因素:银/剪比例 基体性质:韧性越大,剪切比例增大 应力:随应力增大和速率增加,银纹比例增加,压力促进剪切,张力促进银纹 大分子取向:剪切成分增加,银纹化降低 橡胶含量:银纹和剪切都增加,但银纹更显著,同时银纹终止也增加。,Wu竞争判据,从高分子链的结构特征上引入两个分子结构参数: 链缠结密度e和无扰链特征比C 银纹引发应力ze1/2 临界屈服应力y C 竞争判据:当zy时基体倾向于银纹化;反之,则倾向于剪切屈服破坏。,银纹与剪切屈服的先后顺序,PA/PPO(含橡胶)和PC/ABS两个体系进行对比研究发现: 对于PA/PPO(含橡胶)体系,基体银纹引发先于剪切屈服;而对于PC/ABS体系,基体剪切屈服强度较低, 首先引起剪切屈服,然后在塑性区前沿引起界面脱粘和基体银纹化现象。,共混物的力学强度,由于应力集中效应,实际强度较理论强度低,一般拉伸强度下降 若能有效终止银纹发展,愈合裂纹,强度不一定下降。如,复合材料 冲击强度可大大增加,增韧机理,50年代,HIPS,ABS;70年代,超韧PA;80年代PPO/HIPS,刚性粒子 能量耗散途径,分散相的作用 橡胶增韧塑料;刚性粒子(有机、无机)增韧,韧性的表示方法,冲击强度(冲击破坏所耗功,理论上为快速拉伸实验中应力-应变曲线下的面积) 应力-应变曲线下的面积 特征表面破裂能 破裂韧度,韧性提高方法,断裂伸长率变化小的情况下,提高拉伸强度;例如玻纤增强聚酯 提高断裂伸长率, 如HIPS 注意:冲击是在高速条件下,试样形状、尺寸不同,结果不同,橡胶增韧塑料,早期的增韧理论 能量直接吸收理论 1956年Merz 冲击 裂纹,橡胶跨越裂纹,裂纹发展拉伸橡胶吸收能量。 Newman 计算此能量不超过1/10 不能解释气泡、玻璃珠等增韧,早期的增韧理论,次级转变理论 Nielsen 韧性与次级转变有关,橡胶增加了塑料的次级转变 如PC、POM;但PPO没有,早期的增韧理论,屈服膨胀理论 Newman, Strella 认为韧性来源于屈服形变值,早期的增韧理论,裂纹核心理论 Schmitt,橡胶颗粒为应力集中点,产生小裂纹,扩展需要能量,橡胶增韧理论进展,银纹-剪切带理论 目前普遍接受,同时考虑橡胶和基体 银纹或剪切带的大量产生和二者的相互作用。 橡胶颗粒:1)充作应力集中中心,诱发作用;2)控制银纹的发展,并及时终止银纹;3)阻滞转向并终止已存在的小裂纹发展 不足:未提供银纹终止的详细机理,引发多重银纹问题缺乏严格数学推导,Bragaw提出银纹支化理论 据Yoff,Griffith裂纹动力学理论 裂纹产生, 缓慢发展,长度达到临界值,达到极限速度,支化、转向 支化结果:增加银纹数目,吸收能量;降低前沿应力,银纹终止。,影响橡胶增韧塑料的因素,基体的特性 橡胶相的影响 界面,基体的特性,分子量及分布(分子量大有利韧性) 组成及特性(基体韧,有利增韧) 脆性基体(PS,PMMA),准韧性基体(低速为韧,冲击为脆,PA,PVC),橡胶相的影响,橡胶含量(含量增加,韧性增加,但不能多,否则其他性能损失) 橡胶粒径 不同基体所需最佳值不同,大的对终止银纹有利,小对诱发银纹有利;粒径分布越窄,越有利脆韧转变。 橡胶玻璃
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 2025黑龙江双鸭山饶河县竞聘农场社区工作者笔试考前自测高频考点模拟试题及完整答案详解1套
- 2025广东深圳市烟草专卖局(公司)应届高校毕业生招聘22人模拟试卷及答案详解(名师系列)
- 2025年福建省龙岩市武平县事业单位招聘5人考前自测高频考点模拟试题(含答案详解)
- 2025年嘉兴海宁市中心医院公开招聘高层次急需卫技人员4人考前自测高频考点模拟试题及1套参考答案详解
- 2025中铁财务有限责任公司公开招聘1人笔试题库历年考点版附带答案详解
- 2025中国钢研科技集团有限公司人工智能新业务招聘笔试题库历年考点版附带答案详解
- 2025标准的合同协议范本
- 宝鸡安全员培训课件
- 2025综合合同租赁协议范本汇编
- 2025居间服务合同协议范本
- 虚拟现实技术在物流管理中的应用
- 志愿者安全培训课件
- 私募基金管理人尽职调查清单
- 前列腺剜除术手术技巧
- 居民自建桩安装告知书回执
- 科普:农药毒性分类
- 陈阅增普通生物学第1篇3细胞结构与细胞通讯教学课件
- 【执业药师考试】执业药师历年真题
- FZ/T 81004-2022连衣裙、裙套
- GB/T 34875-2017离心泵和转子泵用轴封系统
- 故障录波器课件
评论
0/150
提交评论