第八章高聚物的力学性能

1、第八章高聚物的力学性能第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第一节 描述力学行为的基本物理量力学行为： 施加一个外力在材料上，材料所发生的形变（响应）。内力、应力： 材料为反抗外力，力求使自己保持原状而产生的一种与外力相平衡的力，是内力。与外力大小相等，方向相反，单位面积上的这种平衡力为应力。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第一节 描述力学行为的基本物理量形变： 材料的变形值。应变： 在应力作用下，单位长度（面积、体积）所发生的形变。弹性模量： 简称模量。是引起单位应变所需的应力。是材料刚硬度的一种表示。用E表示。 E=/柔量： 模量的倒数。是材料容易形变程度的一种表征。

2、用J表示。 J=1/E强度： 在一定条件下，材料断裂前所能忍受的最大应力，称为强度。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第一节 描述力学行为的基本物理量第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第二节 聚合物的应力应变特性应力一应变实验是最广泛的，重要、实用的实验。在应力-应变试验中，以某一给定的应变速率对试样施加负荷，直到试样断裂为止。实验大多采用拉伸方式。 第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第二节 聚合物的应力应变特性典型高聚物的拉伸应力-应变曲线A：弹性极限 (point of elastic limit)A：弹性强度极限A：弹性伸长极限Y：屈服点 (yield

3、ing point)Y：屈服强度Y：屈服伸长率B：断裂点B：断裂强度B：断裂伸长率典型高聚物的拉伸应力-应变曲线第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第二节 聚合物的应力应变特性脆性断裂： 材料在屈服点之前发生断裂，称为脆性断裂。这种情况下材料在断裂前只发生很小的形变。韧性断裂： 材料在屈服点之后发生断裂，称为韧性断裂。材料在屈服后产生较大的形变。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第二节 聚合物的应力应变特性应力-应变曲线的类型和脆韧性“软软”和“硬硬”用于区分模量的低或高，“弱弱”和“强强”是指强度的大小，“脆脆”是指无屈服现象而且断裂伸长很小，“韧韧”是指其断裂伸长和断

4、裂应力都较高的情况，有时可将断裂功作为“韧性”的标志。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第二节 聚合物的应力应变特性应力-应变曲线的类型和脆韧性第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第二节 聚合物的应力应变特性应力-应变曲线的类型和脆韧性1 硬而脆弹性模量较高，断裂强度中等，不出现屈服点，拉伸度较小时断裂。低相对分子质量PS、PMMA、酚醛树脂在室温及室温以下表现此种状态。2 硬而强弹性模量高，断裂强度大，断裂伸长率约5%，破坏出现在屈服点附近。高相对分子质量的PS、PMMA或硬PVC属此类。3 强而韧弹性模量、屈服应力及断裂伸长率都很高，伸长率也大，曲线下覆盖的面积也大。

5、尼龙、PC、POM、醋酸纤维属此类。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第二节 聚合物的应力应变特性应力-应变曲线的类型和脆韧性4 软而韧弹性模量高，屈服应力低，断裂伸长大，约20%1000%，断裂强度高。软PVC及硫化橡胶属此类。5 软而弱弹性模量低，断裂强度也低，断裂伸长中等。高聚物的软凝胶、低相对分子质量聚合物属此类。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为玻璃态聚合物的应力-应变曲线AYBC玻璃态聚合物典型玻璃态聚合物典型的应力的应力-应变曲线应变曲线Tg以下进行的拉伸第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为

6、1 0-A段 形变为弹性形变（普弹形变），应力-应变成正比。符合虎克定律=E。此高模量、小形变的弹性行为由高分子的键长、键角的变化引起。AYBC玻璃态聚合物的应力-应变曲线第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为AYBC玻璃态聚合物的应力-应变曲线2 A-B段 形变为强迫高弹形变。这段明显展示了高分子在Tg以下不该有的链段运动行为，但由于外力不断增大的作用，达到了链段运动的能量，所以玻璃态被冻结的链段开始运动，当链段运动的松弛时间与应变速率在同一个数量级时，使材料产生了大的形变。形变完全由于外力作用下导致链段运动，称强迫高弹形变。第八章第八章 高聚物的力学性能

7、高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为玻璃态聚合物的应力-应变曲线AYBC强迫高弹形变在Tb-Tg之间才能在外力作用下产生。去除外力形变不能自行恢复。因为在Tg以下，缺少链段运动的能量，但加热到Tg以上形变又可恢复，因为Tg以上链段又可以运动了。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为玻璃态聚合物的应力-应变曲线AYBC屈服点产生的原因：上升是因为材料内部的分子间作用力保持着固定的内部结构，当外力作用时，只要没达到一个确定的值，材料内部的分子间作用力及结构都不会变化，但一旦外力超过了这一确定值时，材料内部的分子间作用力及结构就无法再支撑了，开始解体。形成

8、屈服点。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为玻璃态聚合物的应力-应变曲线AYBC应变软化（Strain softening）：高聚物在Tb-Tg之间进行拉伸时，在屈服点之前曲线先上升，到了高点后又下降。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为玻璃态聚合物的应力-应变曲线AYBC应变软化产生的原因：拉伸时截面积变小，所施加的外力减小； 拉伸时由于分子运动的摩擦力所导致的放热，使分子运动方便，所用的应力会减小；由于Tg以下，物理交联点多，拉伸后交联点破坏了许多，到了屈服点这种破坏达到一定程度，致使应力下降。第八章第八章 高聚物

9、的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为玻璃态聚合物的应力-应变曲线平稳区：应力变化不大，形变变化很大。因为材料内部的结构还在继续破坏，同时分子链段又在顺着外力方向运动或逐步排列取向。AYBC第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为AYBC玻璃态聚合物的应力-应变曲线3 B-C段 应变硬化(Strain hardening)阶段：主要形成原因是大量的分子链段不断伸展排列后继续拉伸，导致了整个分子链的取向排列，使材料强度进一步提高，需要更大外力进行拉伸，应力迅速上升，直到断裂。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行

10、为玻璃态聚合物的应力-应变曲线应变硬化主要由整个大分子的运动所致，形变不可逆，是永久性的。由于它是在强力作用下发生的大分子链的相对滑脱，又称冷流。AYBC 若在试样断裂前停止拉伸，除去外力，则试样已发生的大形变无法完全恢复；只有让试样的温度升到Tg附近，形变方可回复，因此，这种大形变在本质上是一种高弹形变，而不是粘流形变，其分子机理主要是高分子的链段运动，它只是在大外力的作用下的一种链段运动。为区别于普通的高弹形变，可称之为强强迫高弹性迫高弹性。 在Tg以下，由于聚合物处于玻璃态，即使外力除去，已发生的大形变也不能自发回复。在材料出现屈服之前发生的断裂称为脆性断裂，脆性断裂，一般材料在发生脆性

11、断裂之前只发生很小的形变。而在材料屈服之后的断裂，则称为韧性断裂韧性断裂。存在一个特征温度存在一个特征温度Tb ，只，只要温度低于要温度低于Tb，玻璃态高聚，玻璃态高聚物就不能发生物就不能发生强迫高弹形变强迫高弹形变，而必定发生脆性断裂，这个而必定发生脆性断裂，这个温度称为温度称为脆化温度脆化温度Tb。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为晶态聚合物的应力-应变曲线1 0-Y段 应力随应变线性增加，符合虎克定律，为普弹形变。试样被均匀拉长，到达Y点后，试样突然出现一个或几个“细颈”。N

12、DC晶态聚合物的应晶态聚合物的应力力-应变曲线应变曲线.swf第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为NDC晶态聚合物的应力-应变曲线2 N-D段 细颈发展阶段。伸长不断增加，应力几乎不变。拉伸应变值可达100%-1000%，直到整个试样变细。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为晶态聚合物的应力-应变曲线NDC3 D-C段 已被细颈化的试样重新被均匀拉伸，应力随应变增加，直到断裂。力学拉伸力学拉伸.swf.swf第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为晶态聚合物的应力-应变曲线NDC冷拉（

13、Cold drawing）： 本质上是受迫高弹形变。主要原因是链段受晶格的束缚，只有在一定的拉力下才能有助于大分子链段克服这种束缚而进行运动产生很大的形变。当去掉外力，加热到接近熔点的温度，可以恢复原状。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为晶态聚合物的应力-应变曲线NDC平台区产生的原因：1）破坏晶格，减少强度；2）分子取向，增加强度；二者抵消。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为晶态聚合物的应力-应变曲线NDC应变硬化：在更强的外力下已经取向的分子又高度取向，形成新的晶体，更高一级的晶体，所以强度更高，直到断裂。各种

14、情况下的应力-应变曲线(a) Different temperaturea: TTg 脆断脆断b: TTg 屈服后断屈服后断c: TTg 几十度几十度 韧断韧断d: Tg以上以上 无屈服无屈服 TTExample-PVC第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为(b) Different strain rate.4.3.2.1Strain rate时温等效原理：拉伸速度时温等效原理：拉伸速度快快=时间短时间短温度低温度低速度各种情况下的应力-应变曲线第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为a: 脆性材料 c: 韧性材料d: 橡胶

15、b: 半脆性材料酚醛或环氧树脂PP, PE, PCPS, PMMANature rubber, PI(c) Composition of Polymers 物质结构组成各种情况下的应力-应变曲线第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为(d) Crystallization 结晶应变软化更应变软化更明显明显冷拉时晶片的倾斜、冷拉时晶片的倾斜、滑移、转动，形成微滑移、转动，形成微晶或微纤束晶或微纤束各种情况下的应力-应变曲线第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破

16、坏行为各种情况下的应力-应变曲线(e) The Size of Spherulites 球晶大小第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为各种情况下的应力-应变曲线(f) The Degree of Crystallization 结晶度第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为影响应力-应变曲线的因素1 温度的影响温度的影响温度上升，断裂强度下降。温度上升，断裂强度下降。随温度上升材料由硬而脆转随温度上升材料由硬而脆转为软而韧。为软而韧。温度低，链段运动困难，形温度低，链段运动困难，形变小；温度高，链段运动容易变小；温度高，链段

17、运动容易，形变大，断裂伸长加大。，形变大，断裂伸长加大。TT第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为影响应力-应变曲线的因素TgTTbyb0温度越低，屈服应力越高，温度越低，屈服应力越高，断裂应力越高，但屈服应力断裂应力越高，但屈服应力比断裂应力曲线上升得快。比断裂应力曲线上升得快。当当b=y时，时，T=Tb(脆化温脆化温度）度）Tb以下晶态和非晶态都不能以下晶态和非晶态都不能产生强迫高弹形变。产生强迫高弹形变。当当by时，拉伸中出现强时，拉伸中出现强迫高弹形变。迫高弹形变。当当by时，

18、拉伸中不出现时，拉伸中不出现强迫高弹形变。强迫高弹形变。脆韧转变温度脆韧转变温度 TbTb is also called brittle temperature.Brittle ductile transition 脆韧转变在一定速率下（不同温度）测定的断裂应力和屈服应力，作断裂应力和屈服应力随温度的变化曲线脆化温度，脆化点脆化温度，脆化点第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为影响应力-应变曲线的因素第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为影响应力-应变曲线的因素脆性断裂和韧性断裂判断脆性断裂和韧性断裂判断TTb, 先达到

19、y，韧韧性断裂第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为影响应力-应变曲线的因素 T TbTb越低材料韧性越越低材料韧性越对材料一般使用温度一般使用温度为哪一段？第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为影响应力-应变曲线的因素Tg=150CTb=-20C室温下易不易碎？室温下易不易碎？PC聚碳酸酯聚碳酸酯PMMA聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯Tg=100C室温下脆还是韧？室温下脆还是韧？第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为影响应力-应变曲线的因素Tb=90C第八章第八章 高聚物的力学性能高

20、聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为影响应力-应变曲线的因素2 形变速率的影响形变速率的影响1） 形变速率上升（相当于温度下降）形变速率上升（相当于温度下降） 被拉伸材料会被拉伸材料会从软而韧趋向于硬而脆。即外力作用时间短，链段来不从软而韧趋向于硬而脆。即外力作用时间短，链段来不及运动，应力就要增加，断裂伸长及韧性减小。及运动，应力就要增加，断裂伸长及韧性减小。2） 形变速率下降（相当于温度上升）形变速率下降（相当于温度上升） 外力作用时间外力作用时间增大到与松弛时间同一个数量级时，拉伸时表现出较大增大到与松弛时间同一个数量级时，拉伸时表现出较大的形变和较低的温度。的形变和较低的温度。第

21、八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为影响应力-应变曲线的因素HDPE(1)和和LDPE(2)拉伸拉伸的应力应变曲的应力应变曲线线第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第三节 聚合物的拉伸破坏行为晶态聚合物与玻璃态聚合物拉伸破坏情况的异同1 两者拉伸均出现细颈。玻璃态高聚物只有在Tb-Tg之间才出现细颈；结晶态高聚物在Tb-Tm之间才出现细颈。2 两者所产生的大形变，本质上都是在外力作用下产生的强迫高弹形变，加热后可以恢复。玻璃态高聚物的形变要加热到Tg以上才能恢复；结晶态高聚物的形变要加热到Tm以上才能恢复。3 玻璃态高聚物在拉伸过程中没有相变过程，

22、只有分子链的取向；结晶态高聚物在拉伸过程中产生相变，包括结晶破坏，分子取向而后再结晶的过程。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论理论强度和实际强度拉伸强度：拉伸强度：在规定的温度、湿度及加载速度下，在规定的温度、湿度及加载速度下，在标准试样上沿轴向施加拉伸力直至断裂时试在标准试样上沿轴向施加拉伸力直至断裂时试样所承受的最大载荷样所承受的最大载荷p p与试样截面积与试样截面积A A的比值。的比值。冲击强度：冲击强度：也叫做抗冲击强度，是衡量材料也叫做抗冲击强度，是衡量材料韧性的一种强度指标。为试样受冲击载荷韧性的一种强度指标。为试样受冲击载荷W

23、W而破裂时单位截面积所吸收的能量。而破裂时单位截面积所吸收的能量。抗弯强度：抗弯强度：也叫做挠曲强度。是在规定的实也叫做挠曲强度。是在规定的实验条件下对标准试样施加静变曲力矩，直到验条件下对标准试样施加静变曲力矩，直到试样断裂时为止的最大载荷试样断裂时为止的最大载荷p p。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论理论强度和实际强度高分子键断裂及分子间作用力破坏的示意高分子键断裂及分子间作用力破坏的示意.swf.swf1 1 化学键断裂化学键断裂高聚物的断裂必须破坏

24、截面积上所有的分子键。高聚物的断裂必须破坏截面积上所有的分子键。理论强度为：理论强度为：2 21010 10 10 N/MN/M2 2 分子间滑脱分子间滑脱高聚物的断裂必须是分子间的氢键、范德华力全部破高聚物的断裂必须是分子间的氢键、范德华力全部破坏。坏。3 3 范德华力和氢键破坏范德华力和氢键破坏高聚物的断裂须是分子间的氢键、范德华力部分破坏。高聚物的断裂须是分子间的氢键、范德华力部分破坏。理论强度与实际测得的高度取向的纤维的强度比较接近，理论强度与实际测得的高度取向的纤维的强度比较接近，属同数量级。属同数量级。在断裂时三种方式兼而有之，通常聚合物理论断裂在断裂时三种方式兼而有之，通常聚合物

25、理论断裂强度在几千强度在几千MPaMPa，而实际只有几十，而实际只有几十Mpa Mpa 。WHYWHY？e.g.PA, 60 MPaPPO, 70 MPatheoryeriment)100011001(exp第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论理论强度和实际强度高分子材料实高分子材料实际强度与理论际强度与理论强度的比较强度的比较第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论理论强度和实际强度实际强度远远低于理论强度的原因：实际强度远远低于理论强度的原因： 1.1.理论计算中假定分子是较规则排列或高度取向理

26、论计算中假定分子是较规则排列或高度取向的，实际上任何材料都不可能达到理论假设的规的，实际上任何材料都不可能达到理论假设的规则排列或高度取向状态；则排列或高度取向状态；2.2.材料结构中存在各种缺陷，或是裂缝，或是杂材料结构中存在各种缺陷，或是裂缝，或是杂质气泡空洞，或是端基等，缺陷处应力集中，材质气泡空洞，或是端基等，缺陷处应力集中，材料容易从此处破坏；料容易从此处破坏；3.3.材料在运输和使用中经摩擦容易在表面产生划材料在运输和使用中经摩擦容易在表面产生划痕，使强度下降。痕，使强度下降。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论理论强度和实际强度p

27、olymer based concrete containing spherical inorganic particlesfatigue fracture surface第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论断裂的裂缝理论（ Griffith crack theory）为什么材料的实际强为什么材料的实际强度远远低于理论强度？度远远低于理论强度？存在缺陷存在缺陷为什么在缺陷处断裂？为什么在缺陷处断裂？缺陷处应力集中缺陷处应力集中缺陷处应力多大？缺陷处应力多大？Griffith theory第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚

28、物的内聚力与高聚物的断裂理论断裂的裂缝理论考察椭圆周围什么地方受力最大？应力集中处（多大？）应力集中处（多大？）Ellipsoidab第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论断裂的裂缝理论)21 (0bat当当ab时，缝尖端处的最大应力为：时，缝尖端处的最大应力为：m=0(1+2 a/)20 a/)a:裂缝长度之半； :裂缝尖端的曲率半径。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论断裂的裂缝理论结论：结论： 1.1.只要材料存在裂缝，就必定有应力集中，当应力只要材料存在裂缝，就必定有应力集中，当应力集中到

29、一定程度时，即超过了分子或原子之间的作集中到一定程度时，即超过了分子或原子之间的作用力，材料就断裂破坏；用力，材料就断裂破坏；2.2.如果要增加材料的强度，就要设法消除裂缝或钝如果要增加材料的强度，就要设法消除裂缝或钝化它。比如用氢氟酸处理粗玻璃纤维，其强度会显化它。比如用氢氟酸处理粗玻璃纤维，其强度会显著提高。著提高。3.3.测定强度的样品必须有一定的规格尺寸。测定强度的样品必须有一定的规格尺寸。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论断裂的裂缝理论银纹银纹：银纹：高聚物材料处于玻璃态时，常常出现一些微细的裂高聚物材料处于玻璃态时，常常出现一些微

30、细的裂纹，这些裂纹由于光的反射，好像湖面上闪亮的鳞纹，这些裂纹由于光的反射，好像湖面上闪亮的鳞波，称为银纹。波，称为银纹。银纹现象为聚合物所特有，是聚合物在张应力作用银纹现象为聚合物所特有，是聚合物在张应力作用下，于材料的某些薄弱部分出现应力集中而产生局下，于材料的某些薄弱部分出现应力集中而产生局部的塑性形变的取向，以至在材料表面或内部垂直部的塑性形变的取向，以至在材料表面或内部垂直于应力方向上出现长度为于应力方向上出现长度为100m100m，宽度为，宽度为10m10m左右，左右，厚度为厚度为1m1m的微细凹槽现象。的微细凹槽现象。特征：应力发白现象，密度为本体的特征：应力发白现象，密度为本体

31、的5050，高度取，高度取向的高分子微纤。银纹进一步发展向的高分子微纤。银纹进一步发展裂缝裂缝脆性断脆性断裂。裂。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论断裂的裂缝理论银纹分分类类环境银纹环境银纹溶剂银纹溶剂银纹应力银纹应力银纹一些透明的高聚物，一些透明的高聚物，如如PSPS、PCPC、PMMAPMMA等热塑等热塑性塑料最易产生银纹。性塑料最易产生银纹。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论银纹方向和分子链方向银纹不是空的，银纹体的密银纹不是空的，银纹体的密度为本体密度的度为本体密度的50%50%，折

32、光指，折光指数也低于聚合物本体折光指数，数也低于聚合物本体折光指数，因此在银纹和本体之间的界面因此在银纹和本体之间的界面上将对光线产生全反射现象，上将对光线产生全反射现象，呈现银光闪闪的纹路（所以也呈现银光闪闪的纹路（所以也称应力发白）。加热退火会使称应力发白）。加热退火会使银纹消失银纹消失 。断裂的裂缝理论银纹第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论断裂的裂缝理论银纹裂纹裂纹.swf.swf银纹与裂纹的区别：银纹与裂纹的区别：1.1.裂缝的质量为零，银纹的质量不为零，密度裂缝的质量为零，银纹的质量不为零，密度相当于本体密度的相当于本体密度的40%

33、60%40%60%。2.2.银纹具有可逆性，加热到银纹具有可逆性，加热到TgTg以上可以消除，以上可以消除，光学性质可与无银纹一样。裂缝只能靠腐蚀表光学性质可与无银纹一样。裂缝只能靠腐蚀表面来消除。面来消除。3.3.银纹仍具有强度。如银纹仍具有强度。如PSPS塑料发生银纹后仍具塑料发生银纹后仍具有一半以上的拉伸强度。能吸收能量，提高冲有一半以上的拉伸强度。能吸收能量，提高冲击强度，有一定的韧性。击强度，有一定的韧性。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论Griffith crack theory 断裂理论讨论什么时候裂纹开始扩展讨论什么时候裂纹开

34、始扩展aEGccE-弹性储存能弹性储存能Gc-拉伸过程中材料所吸收的能量拉伸过程中材料所吸收的能量a-裂缝长度的一半裂缝长度的一半裂缝扩展的临界应力裂缝扩展的临界应力Griffith从能量平衡的观点分析断裂过程，结果：从能量平衡的观点分析断裂过程，结果：第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论影响高聚物实际强度的因素1 1 内因的影响内因的影响1 1） 链结构的影响链结构的影响有极性基团或形成氢键时，明显提高材料的强度。有极性基团或形成氢键时，明显提高材料的强度。一些高分子的拉伸强度一些高分子的拉伸强度名称名称 拉伸强度（拉伸强度（MPaMPa）名

35、称）名称 拉伸强度（拉伸强度（MPaMPa）PE 20 PC 67 PE 20 PC 67 PVC 50 PET 80PVC 50 PET 80NYLON-610 60 NYLON-610 60 NYLON-66 83NYLON-66 83第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论影响高聚物实际强度的因素支化的影响：支化的影响：LDPELDPE、MDPEMDPE、HDPEHDPE的拉伸强度依次增加，老化性的拉伸强度依次增加，老化性能依次增强，伸长率依次减小。能依次增强，伸长率依次减小。交联的影响：交联的影响：既提高拉伸强度，又提高冲击强度。既提高拉伸

36、强度，又提高冲击强度。相对分子质量的影响：相对分子质量的影响：M拉伸强度拉伸强度与相对分拉伸强度与相对分子质量的关系子质量的关系第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论影响高聚物实际强度的因素2 2） 取向与结晶的影响取向与结晶的影响取向提高了材料的强度。取向提高了材料的强度。结晶度越高，材料强度越大；结晶度太高，材结晶度越高，材料强度越大；结晶度太高，材料的断裂伸长和冲击性能下降。料的断裂伸长和冲击性能下降。结晶的形态、尺寸对材料的强度也有很大影响：结晶的形态、尺寸对材料的强度也有很大影响：小球晶赋予材料较高的拉伸强度，大球晶赋予材小球晶赋予材料

37、较高的拉伸强度，大球晶赋予材料较低的拉伸强度；伸直链晶体拉伸强度最大，料较低的拉伸强度；伸直链晶体拉伸强度最大，球晶最小，串晶介于两者之间。球晶最小，串晶介于两者之间。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论影响高聚物实际强度的因素3)3)应力集中的影响应力集中的影响应力集中对材料的强度影响很大。但如果对有应力集中对材料的强度影响很大。但如果对有缺陷的材料进行某些有效的处理，则能提高材缺陷的材料进行某些有效的处理，则能提高材料的强度。料的强度。4)4)增塑剂的影响增塑剂的影响增塑剂含量上升，拉伸强度降低，伸长率增大。增塑剂含量上升，拉伸强度降低，伸

38、长率增大。在一定增塑剂含量下，冲击强度上升，有一定在一定增塑剂含量下，冲击强度上升，有一定最大值，若再加大含量，则冲击强度显著下降。最大值，若再加大含量，则冲击强度显著下降。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第四节 高聚物的内聚力与高聚物的断裂理论影响高聚物实际强度的因素2 2 外因的影响外因的影响施力强度大，材料面临的破坏危险大。施力强度大，材料面临的破坏危险大。施力速度快，分子链段运动跟不上外力的作用，施力速度快，分子链段运动跟不上外力的作用，分子呈现刚性，导致屈服强度上升，断裂时将成为分子呈现刚性，导致屈服强度上升，断裂时将成为脆性断裂。脆性断裂。若拉伸速度与分子链段运动的松

39、弛时间相匹配，若拉伸速度与分子链段运动的松弛时间相匹配，材料在断裂前出现屈服，产生强迫高弹形变，断裂材料在断裂前出现屈服，产生强迫高弹形变，断裂为韧性断裂。为韧性断裂。施力时温度高，分子运动比较容易，材料显得柔施力时温度高，分子运动比较容易，材料显得柔韧些；反之材料显示刚性、发脆。韧些；反之材料显示刚性、发脆。对同一材料，降低温度与提高作用力等效。对同一材料，降低温度与提高作用力等效。第八章第八章 高聚物的力学性能高聚物的力学性能第五节 高聚物的增强活性粒子活性粒子（ Powder）纤维纤维 Fiber C ，SiO2Glass fiber, Carbon fiberPolyesterFiller填料增强途径第八章第八章 高聚物