高聚物的力学性能上解析课件.pptx

第一节概述1-1表征材料力学性能的基本物理量应变弹
性
模
量1-2高聚物力学性能的特点PS制品很脆，一敲就碎（脆性）
尼龙制品很坚韧，不易变形，也不易破碎（韧性）
轻度交联的橡胶拉伸时，可伸长好几倍，力解除后基本恢复原状（弹性）
胶泥变形后，却完全保持新的形状（粘性）
高聚物力学性质的这种多样性，为不同的应用提供了广阔的选择余地。2.高聚物力学性能的最大特点是
高弹性和粘弹性
（1）高聚物的高弹性：是由于高聚物极大的分子量使得高分子链有许多不同的构象，而构象的改变导致高分子链有其特有的柔顺性。链柔性在性能上的表现就是高聚物的高弹性。它与一般材料的普弹性的差别就是因为构象的改变；形变时构象熵减小，恢复时增加。内能在高弹性形变中不起主要作用（它却是普弹形变的主要起因）（2）高聚物的粘弹性：指高聚物材料不但具有弹性材料的一般特性，同时还具有粘性流体的一些特性。弹性和粘性在高聚物材料身上同时呈现得特别明显。
高聚物的粘弹性表现在它有突出的力学松弛现象，在研究它的力学性能时必须考虑应力、应变与时间的关系。温度对力学性能也是非常重要的因素第二节高聚物的高弹性2-1高弹性的特点高弹性的特点：2-2平衡态高弹形变的热力学分析2-3橡胶弹性的统计理论2-4橡胶的使用温度Rubberproducts一.改善高温耐老化性能，提高耐热性
硫化的橡胶具有交联的网状结构，除非分子链断裂或交联链破坏，否则不会流动的，硫化橡胶耐热性似乎是好的。但实际硫化橡胶在120℃已难以保持其物理机械性能，170~180℃时已失去使用价值，为什么呢？
橡胶主链中含有大量双键，易被臭氧破坏而裂解，双键旁的α次甲基上的氢容易被氧化而降解或交联为了改善其耐老化性能我们采取
1.改变橡胶主链结构
(1)主链不含双键

(2)主链上含双键较少的丁基橡胶（异丁烯与异戊二烯）(3)主链上含S原子的聚硫橡胶

(4)主链上含有O原子的聚醚橡胶

(5)主链上均为非碳原子的二甲基硅橡胶
2.改变取代基结构
带有供电子取代基的橡胶易氧化：
天然橡胶、丁苯橡胶带有吸电子取代基的橡胶不易氧化：氯丁橡胶、氟橡胶
3.改变交联链的结构
原则：含硫少的交联链键能较大，耐热性好，如果交联键是C-C或C-O，键能更大，耐热性更好。//二.降低，避免结晶，改善耐寒性
耐寒性不足的原因是由于在低温下橡胶
会发生玻璃化转变或发生结晶，而导致
橡胶变硬变脆，丧失弹性。//第三节高聚物的粘弹性3-1基本概念形变3-2基本的力学松弛现象3-2-1蠕变（2）聚合物蠕变过程的形变分析当聚合物受力时，以上三种形变同时发生线形和交联聚合物的蠕变全过程思考题:
1.交联聚合物的蠕变曲线?3-2-2应力松弛例如：拉伸一块未交联的橡胶到一定长度，并保持长度不变，随着时间的增加，这块橡胶的回弹力会逐渐减小，这是因为里面的应力在慢慢减小，最后变为0。因此用未交联的橡胶来做传动带是不行的。影响因素：
（1）如果，如常温下的橡胶，链段易运动，受到的内摩擦力很小，分子很快顺着外力方向调整，内应力很快消失（松弛了），甚至可以快到觉察不到的程度

（2）如果，如常温下的塑料，虽然链段受到很大的应力，但由于内摩擦力很大，链段运动能力很小，所以应力松弛极慢，也就不易觉察到（3）如果温度接近（附近几十度），应力松弛可以较明显地被观察到，如软PVC丝，用它来缚物，开始扎得很紧，后来就会慢慢变松，就是应力松弛比较明显的例子

（4）只有交联高聚物应力松弛不会减到零（因为不会产生分子间滑移），所以橡胶制品都要硫化交联；而线形高聚物的应力松弛可减到零交联和线形聚合物的应力松弛3-2-3滞后现象（Delay）滞后现象：高聚物在交变力作用下，形变落后于应力变化的现象
机理：链段在运动时要受到内摩擦力的作用，当外力变化时链段的运动还跟不上外力的变化，形变落后于应力，有一个相位差。相位差越大，说明链段运动愈困难，愈是跟不上外力的变化。影响滞后的因素：
⑴高聚物的滞后现象与其本身的化学结构有关：通常刚性分子滞后现象小（如塑料）；柔性分子滞后现象严重（如橡胶）
⑵滞后现象还受到外界条件的影响1）外力作用的频率
如果外力作用的频率低，链段能够来得及运动，形变能跟上应力的变化，则滞后现象很小
如果外力作用频率很高，链段根本来不及运动，聚合物好象一块硬的材料，滞后现象就小
只有外力的作用频率处于某一种水平，使链段可以运动，但又跟不上应力的变化，才会出现明显的滞后现象2）温度的影响
温度很高时，链段运动很快，形变几乎不落后应力的变化，滞后现象几乎不存在
温度很低时，链段运动速度很慢，在应力增长的时间内形变来不及发展，也无滞后
只有在某一温度下（上下几十度范围内），链段能充分运动，但又跟不上应力变化，滞后现象就比较严重★增加频率与降低温度对滞后有相同的影响

★降低频率与