聚合物的屈服与断裂PPT课件.ppt

第八章聚合物的屈服与断裂聚合物的力学性能是其受力后的响应，如形变大小、形变的可逆性及抗破损性能等。厚度d8.1.1非晶态高聚物的应力-应变曲线σ强迫高弹形变产生的原因或玻璃态下链段的运动是如何发生的？也就是在外力的作用下，非晶聚合物中本来被冻结的链段被强迫运动，使高分子链发生伸展，产生大的形变。但由于聚合物仍处于玻璃态，当外力移去后，链段不能再运动，形变也就得不到回复，只有当温度升至Tg附近，使链段运动解冻，形变才能复原。处于玻璃态的非晶聚合物在拉伸过程中屈服点后产生的较大应变，移去外力后形变不能回复。若将试样温度升到其Tg附近，该形变则可完全回复，因此它在本质上仍属高弹形变，并非粘流形变，是由高分子的链段运动所引起的。这种形变称为强迫高弹形变又称塑性形变相同点：
玻璃态聚合物在大应力条件下发生的这种高弹形变本质上与橡胶态
聚合物的高弹形变是相同的，它们都是由链段运动所导致的高弹形变。Conclusion：
典型非结晶聚合物拉伸时形变经历普弹形变、应变软化（屈服）、塑性形变(plasticdeformation)（强迫高弹形变）、应变硬化四个阶段。(1)温度总之，
温度升高，材料逐步变软变韧，断裂强度下降，断裂伸长率增加；
􀂉温度下降，材料逐步变硬变脆，断裂强度增加，断裂伸长率减小
(2)应变速率(3)环境压力结晶聚合物的应力－应变曲线玻璃态聚合物的拉伸与结晶聚合物的拉伸相似之处：
即两种拉伸过程均经历弹性变形、屈服、强迫高弹形变以及应变硬化、断裂阶段，其中强迫高弹形变在室温时都不能自发回复，而加热后则产生回复，本质上两种拉伸过程造成的大形变都是链段运动所导致高弹形变。该现象通常称为“冷拉”。
两种拉伸过程又有区别：
即产生冷拉的温度范围不同，玻璃态聚合物的冷拉温度区间是Tb到Tg，而结晶聚合物则为Tg至Tm；另一差别在于玻璃态聚合物在冷拉过程中聚集态结构的变化比晶态聚合物简单得多，它只发生分子链的取向，并不发生相变，而后者尚包含有结晶的破坏，取向和再结晶等过程。注意：（冷拉）强迫高弹形变，对于非晶聚合物，主要是链段取向；对于结晶聚合物，主要是晶粒的变形。
这与两种拉伸过程造成的大形变都是链段运动所导致高弹形变并不矛盾。
(1)球晶大小(2)结晶度8.1.3应力一应变曲线类型表1五种应力-应变曲线的特征§8.2聚合物的屈服1.剪切屈服现象及产生原因斜截面A。
对于试样中倾角为β=a+π/2的斜截面（它与第一个斜截面
相互垂直）进行同样处理，我们也可以得到：
σβn=σ0Cos2β=σ0Sin2α
σβs=σ0/2Sin2β=-σ0/2Sin2α
显然：σβs=-σas，这说明两个互相垂直的斜截面上的
切应力大小相等、方向相反，而且它们总是同时出现的，之和
是一定值σ0本质上，法向应力与材料的抗拉伸能力有关，而抗拉伸能力极限值主要取决于分子主链的强度（键能）。因此材料在拉伸作用下发生破坏时，往往伴随主链的断裂。材料抵抗外力的方式在外力场作用下，材料内部的应力分布与应力变化十分复杂，断裂和屈服都有可能发生，处于相互竞争状态。可以根据材料的本征强度对材料的脆、韧性规定一个判据：强迫高弹形变产生的条件:（1）剪切带是韧性聚合物在单向拉伸至屈服点时出现的与拉伸方向成约45°角倾斜的剪切滑移变形带（2）剪切带的厚度约1µm，在剪切带内部，高分子链沿外力方向高度取向􀂉剪切带内部没有空隙，因此，形变过程没有明显的体积变化
（3）剪切带的产生与发展吸收了大量能量。同时，由于发生取向硬化，阻止了形变的进一步发展（1）定义：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部的塑性形变和取向，以至在材料表面或内部垂直于应力方向上出现长度为100μm，宽度为10μm左右，厚度为1μm的微细凹槽现象。
（2）特征：银纹不是空的，银纹体的密度为本体密度的50%，折光指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上将对光线产生全反射现象，呈现银光闪闪的纹路（所以也称应力发白），高度取向的高分子微纤加热退火会使银纹消失（发生解取向）。
银纹进一步发展→裂缝→脆性断裂。银纹的扩展（3）.银纹与裂缝的区别：裂缝是空的，内部无聚合物；而裂纹内部并不是完全空的，含有40％左右的聚合物仍然具有强度和粘弹现象－称为银纹质。银纹处的密度低，折光指数低，故在界面上出现全反射现象。张应力作用下的聚合物局部区域的塑性形变。在应力集中的区域分子链将受到较大的应力，导致沿应力方向高度取向，产生局部的冷拉，由于局部的高度拉伸应变（1000％），造成了很大的横向收缩，这种局部的收缩要大于材料整体的横向收缩，结果在局部性的取向链束或片层间形成一定的空的体积，并在表面上出现凹槽。也可以发生在材料内部形成内银纹。4.产生银纹的结果：
①银纹可