高分子物理 第七章 屈服与强度.ppt

第7章聚合物的屈服和断裂、theyieldingandinfractureofpolymers、聚合物的力学性能是变形的大小、变形的可逆性、耐破损性等受力后的响应。 不同条件下聚合物表达的力学行为：极限力学行为(屈服、破坏和强度):玻璃态和晶态聚合物，强度：材料承受的最大载荷表示材料的力的极限，在实际应用中具有重要意义。 拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、压缩强度、硬度、疲劳、高弹性、粘弹性和流动性、本章的主要内容、受力方式和变形类型、单纯剪切Shear、主体压缩(或主体膨胀)、基本变形、形状变化而体积不变、体积变化而形状不变、拉伸Tensile、 单轴拉伸Uniaxialelongation双轴拉伸biaxialelongation、等轴、非等轴、单纯拉伸、应力和应变、材料在外力作用下所处的条件不产生惯性位移、材料的几何形状和尺寸发生变化，这种变化称为应变。 平衡时，附加内力和外力相等，单位面积的附加内力(外力)称为应力(stress )。(1)单纯拉伸，l0，l=l0 Dl，A0，a，应变，应力，f，f，f，f，(2)单纯剪切，A0，A0，剪切应变，剪切应力，(3)均匀压缩，均匀压缩应变，弹性模量Modulus，弹性模量是表示材料变形阻力的大小， 其值的大小为发生单位应变时的应力、单纯拉伸、单纯剪切， 均匀压缩拉伸弹性模量或杨氏模量、剪切弹性模量、体积弹性模量、三种弹性模量的关系，各向同性材料，泊松s ratio泊松比，泊松比：拉伸实验，材料横向应变与纵向应变比为负，常见材料泊松比，e、g、bb onlytwoindentidentvariables， 7.1 theta ensilestress-strainecurves应力-应变曲线、InstronTensileTestor电子拉力Materialtestingmachine材料试验机、玻璃状态聚合物的温度引起的应力-应变曲线、a、y、b， Yieldingpoint屈服点Pointofelasticlimit弹性极限点、Breakingpoint断点、Strainsoftening应变软化、Colddrawing冷却、Strainhardening应变硬化、典型的非晶聚合物可以从弹性变形、屈服、应变软化、冷拉、应变硬化、断裂、分子运动机理说明变形过程、(molecuremarrmmotionduringtensintellistest拉伸过程中高分子链的运动)， 从分子运动描述了非晶聚合物的应力-应变曲线，图3的非晶聚合物的应力-应变曲线(玻璃态)，IElasticdeformation普通弹变形小尺寸运动单元的运动引起键长耦合角的变化。 变形可以恢复得很小，IIForcedrubber-likedeformation，强弹性变形受大外力冻结的区段沿外力方向取向，IIIViscousflow，粘性变形在分子链延伸后继续拉伸链取向排列，进一步提高材料强度。变形不能恢复，应力-应变过程的不同阶段，5阶段： I :弹性变形II :屈服III :应变软化IV :冷拉伸v :应变硬化：iiiivv， 应变硬化、分子运动机理、弹性阶段、屈服、应变软化、大变形(冷拉)、高弹性模量、小变形可恢复、结合长度、结合角的变化、应力的作用下连锁开始运动、应变增加、应力稍微降低、从结合长度的结合角的变化转变为连锁运动、弹性模量降低、应力的变化不大、应变大幅度上升、Tg恢复分子链在外力方向上延伸形成取向结构，直到链运动、配向延伸、应力逐渐上升而断裂为止，在粘性流变形、高弹性变形、拉伸过程中由高分子链的运动、应力-应变曲线得到的被拉伸聚合物的信息包括聚合物的屈服强度聚合物的杨氏模量聚合物的断裂强度、聚合物的断裂伸长率聚合物的断裂韧性， 聚合物的断裂行为、脆性断裂brittlefracture、韧性断裂ductilefracture、 强度延展性、快速拉伸、Discussion、强度延展性、分子间力分子链柔软性、极性基团或氢键、支链结构，具有适度交联、结晶度大、双轴取向、好、坏、加入增塑剂、韧性、外在因素、温度高、应变速度大、好、坏、冲击强度I即韧性， 7.5.3聚合物的增强，(1)橡胶增强塑料橡胶增强塑料、e.gPVC CPE、PP EPDM，增强效果是分散相区域的大小和界面粘合力，即两者的相容性，橡胶增强塑料的增强机理，银纹机理：橡胶粒子作为应力集中物在基体上诱发银纹的能量(一般脆性聚合物的强化是PS/SBS、PMMA/ACR等机理，银筋-剪切带机理：橡胶粒子作为应力集中物，在外力的作用下诱发大量的银筋和剪切带，吸收能量。 橡胶粒子和剪切带控制和终止银纹。 (2)刚性粒子强韧，刚性有机粒子强韧：拉伸时，由于基体与分散相之间模量和泊松比的差异，基体对刚性粒子产生赤道面上的强压力，产生脆-强相变，刚性粒子产生“冷流”吸收能量。 e.gPC/MBS、刚性无机粒子强化：刚性粒子在基体破坏过程中产生塑性变