08-聚合物的蠕变性能实验.doc

实验八 聚合物的蠕变性能实验1实验目的要求 1.1熟悉高分子材料蠕变的概念。 1.2熟悉高分子材料蠕变性能测试标准条件和测试原理。1.3了解测试条件对测定结果的影响。2实验原理在一定温度和较小的恒定外力（拉力、压力或扭力等）作用下、材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象。图8-1就是描写这一过程的蠕变曲线，t1是加荷时间，t2是释荷时间。从分子运动和变化的角度来看，蠕变过程包括下面三种形变：当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变化，这种形变量是很小的，称为普弹形变（）。当分子链通过链段运动逐渐伸展发生的形变，称为高弹形变（）。如果分子间没有化学交联，线形高分子间会发生相对滑移，称为粘性流动（）。这种流动与材料的本体粘度（）有关。在玻璃化温度以下链段运动的松弛时间很长，分子之间的内摩擦阻力很大，主要发生普弹形变。在玻璃化温度以上，主要发生普弹形变和高弹形变。当温度升高到材料的粘流温度以上，这三种形变都比较显著。由于粘性流动是不能回复的，因此对于线形高聚物来说，当外力除去后会留下一部分不能回复的形变，称为永久形变。图8-1 蠕变曲线 图8-2 线型高聚物的蠕变曲线图8-2是线型高聚物在玻璃化温度以上的蠕变曲线和回复曲线，曲线图上标出了各部分形变的情况。只要加荷时间比高聚物的松弛时间长得多，则在加荷期间，高弹形变已充分发展，达到平衡高弹形变，因而蠕变曲线图的最后部分可以认为是纯粹的粘流形变。蠕变与温度高低和外力大小有关，温度过低，外力太小，蠕变很小而且很慢，在短时间内不易觉察；温度过高、外力过大，形变发展过快，也感觉不出蠕变现象；在适当的外力作用下，通常在高聚物的玻璃化温度以上不远，链段在外力下可以运动，但运动时受到的内摩擦力又较大，只能缓慢运动，则可观察到较明显的蠕变现象。3实验原材料和仪器设备 3.1 实验原材料聚乳酸（PLA）, 玻璃化温度65C, 熔融温度165C，密度1.25g/cm3 。 3.2 仪器设备动态力学分析仪，产地：美国TA公司，型号：Q 800。仪器主要参数：炉温范围： -150600（注意：设置温度禁止超过材料熔点）升温速率： 0.1/min20/min（400后25/min）降温速率： 0.1/min20/min预加力： 0.00118N振幅: 0.510,000频率范围： 1.010-2200Hz。本机配置计算机，可通过计算机设置测试条件，完成条件控制、数据处理及打印谱图。4. 实验步骤4.1 样品：(1)试样制备 将聚乳酸(PLA)原料（颗粒状）在80真空干燥12h，采用压制法成型制备薄膜试样。4.2试条制备 用刀将薄膜裁成厚为0.52.0 mm，宽36 mm, 长2030mm试条备用。4.3 DMA测试部分（1）接通DMTA电源，开启电脑和动态力学分析仪主机，预热10分钟。（2）双击电脑屏幕上的TA Instrument应用软件图标，这时显示Q800图标。（3）双击Q800图标，显示摘要和过程等内容。仪器校正每次重新开机进行实验之前需进行力、位置和夹具三项校正。摘要模式蠕变试验蠕变夹具 拉伸薄膜样品形状（l, w, t）长方形：纤维、圆柱形样品尺寸长: 宽: 厚:样品信息样品名过程预加力N应力 N恒温温度 C恒温时间 min蠕变时间 min恢复时间 min(4) 当实验步骤（3）完成之后，点击开始。（5）试验结束后，卸下全部的夹具及样品，并关闭软件和计算机，最后关闭DMA电源。5. 实验结果及分析DMA Q800