高聚物力学性能

1、第十三章高分子材料的力学性能(2学时)教学要求掌握聚合物应力一应变曲线以及各种因素对应力一应变曲线影响、屈服现象和机理，了解银纹、剪切带的 概念；掌握聚合物的强度、韧性和疲劳等概念，了解聚合物强度的影响因素、增强方法和增强机理；聚合 物韧性的影响因素、增韧方法和增韧机理。教学重点介绍聚合物应力一应变曲线以及各种因素对应力一应变曲线影响；玻璃化转变温度、聚合物的强度、韧性 和疲劳等概念；增韧方法和增韧机理。教学难点玻璃化转变温度的影响因素、增强方法和增强机理、聚合物韧性的影响因素和增韧机理。教学方法多媒体辅助教学，充分利用图片多媒体素材，激发学生学习兴趣。教学内容1概述1描述力学性质的基本物理量

2、三种基本应变的模量拉伸：杨氏模量E (MPa)、。-应力、e-应变、F-拉伸力AO-试样原始截面积10-试样原始长度A1-伸长长度y州兹剪切：压缩：三种应变模量的关系对于各向同性的材料有E = 2G (1+f) = 3B (1-2 )常用的几种力学强度拉伸强度。t= P/bd (最大负荷/截面积)Mpa1 Mpa =9.8 kg/cm2 R 10 kg/cm2弯曲强度 of = 1.5(P1o/bd) MPa 冲击强度 oi = W/bd Kg cm/cm2 1-2高聚物力学性能的特点 高弹性一一高聚物特有 粘弹性一一力学行为对温度和时间有强烈的依赖关系比强度特高2高聚物的拉伸行为11应力。应

3、变e曲线最常用于描述高聚物的力学性能，应力应变曲线的形状取决于化学结构、物理结构、试验测试条件一一 温度、速率等典型的。e曲线屈服点Y :Y前部一一弹性区域E大形变小可逆Y后部一一塑性区域E小形变大不可逆拉伸(断裂)强度oX屈服点Y前断裂一一脆性断裂屈服点Y后断裂一一韧性断裂2 2玻璃态非晶高聚物的拉伸 温度影响T Tg脆性断裂、形变小T Tg出现屈服点形变稍大T Tg进入高弹态、形变大，不出现屈服点拉伸速率的影响拉伸速率增加，相当于温度下降，拉伸强度增加，断裂伸长率降低。受迫高弹态有些玻璃态高聚物在大应力作用下能产生大的形变(高弹形变)；产生原因：外力使链段运动松弛时间减小。3结晶高聚物的拉

4、伸曲线可分为三个阶段：试样均匀拉伸应力随应变线性增加至Y；出现”细径”并不断扩展，应力几乎恒定；成径后继续均匀拉伸，应力增加直至断裂。分子机理:发热软化理论外力作用缩径区分子链取向构象熵S减小，S0放热缩径区附近温度增加屈服强度减小容易变形使缩径进一步扩大3高聚物的强度1拉伸强度1高聚物的理论强度化学键破坏、分子间滑脱、次价力破坏高聚物破坏的过程首先一一在未取向部分的次价力（局部）被破坏然后一一由于应力集中使分子主链（局部）断裂最后一一继续由于应力集中使出现宏观上的断裂2影响聚合物强度的因素高聚物分子结构的影响*增加分子链间的作用力可提高拉伸强度；*引入极性基团和形成氢键的基团，强度增加；聚酰

5、胺（氢键）聚氯乙烯（极性基团） 聚异丁烯*刚性链的结构因素使。和E均结晶、取向和交联结晶使分子间排列紧密一一分子间作用力增加，强度增加；取向一一分子链协同作用f .of；适度交联使分子间作用力f .of过度交联将使材料变脆弱；分子量的影响分子链的链端对强度无贡献；分子量越高端链所占比例越少，强度越高；极性聚合物（PA等）分子量应达20000或以上；非极性聚合物（PE等）分子量应达50000或以上共聚和共混共聚和共混是改善力学性能的重要手段PS共混HIPS（高抗冲聚苯乙烯）PS三元共聚ABS增塑剂和填充料 增塑剂加入使分子间作用1。1惰性填料（CaCO3等）一一降低成本。1;活性填料（碳黑等）一一增强作用。功能性填料一一赋于高聚物某些特殊的功能。3-2冲击强度（韧性）影响冲击强度的因素结晶性：高弹态下结晶的存在使冲击强度f玻璃态下结晶的寸在使冲击强度I填充料：纤维状填充料可提高冲击强度粉末状填充料一般使冲击强度I温度：热塑性塑料在Tg附近Tf冲击强度f热固性