高聚物的力学性能.ppt

当温度很低（T《Tg）时，应力随应变成正比的增加，最后不到10%就发生断裂，如曲线①。当温度稍高但仍在Tg以下，曲线上出现一个转折点，称为屈服点，对应应力为极大值称为屈服应力，过了该点应力降低应变增大，最后应变不到20%试样便发生断裂，如曲线②。温度升高到Tg以下几十度的范围内时，屈服点之后，试样在外力不增大或增加不大的情况下发生很大的应变，试样断裂前曲线有明显的上升(应变硬化)，如曲线③。温度升到Tg以上，试样进入高弹态，在不大的应力下，便可以发展高弹形变，曲线不再出现屈服点，而呈现一段较长的平台，直到试样断裂前曲线又急剧上升，如曲线④。第32页,共57页，2024年2月25日，星期天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下降强迫高弹形变(冷拉)原因在于在外力的作用下，玻璃态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，形变也就不能复原，只有当温度升至Tg附近，使链段运动解冻，形变才能复原。这种大形变与高弹态的高弹形变在本质上是相同的，都是由链段运动所引起。③第33页,共57页，2024年2月25日，星期天应变速率对应力-应变曲线的的影响时温等效原理：拉伸速率快=时间短相当于降低温度第34页,共57页，2024年2月25日，星期天玻璃态和晶态聚合物的拉伸屈服后的形变过程本质上都属高弹形变，但其产生高弹形变的温度范围不同，而且在玻璃态聚合物中拉伸只使分子链发生取向，而在晶态聚合物中拉伸伴随着聚集态的变化，包含结晶熔化、取向、再结晶。玻璃态聚合物温度范围：Tb~Tg施力：σb>σy晶态聚合物温度范围：Tg~Tm施力：σb>σy强迫高弹形变第35页,共57页，2024年2月25日，星期天热固性塑料的变形热固性塑料是刚硬的三维网络结构，分子不易运动，在拉伸时表现出脆性金属或陶瓷一样的变形特性。但是，在压应力下它们仍能发生大量的塑性变形。环氧树脂在室温下单向拉伸和压缩时的应力-应变曲线拉伸压缩↓↙第36页,共57页，2024年2月25日，星期天聚合物应力-应变曲线的五种类型“软”和“硬”用于区分模量的低或高，“弱”和“强”是指强度的大小，“脆”是指无屈服现象而且断裂伸长很小，“韧”是指其断裂伸长和断裂应力都较高的情况。se软而弱硬而脆硬而强软而韧硬而韧第37页,共57页，2024年2月25日，星期天聚合物五种类型应力-应变曲线①硬而脆：无屈服点，断裂伸长率<2%，E和σB均大，如：PS，酚醛树脂等②硬而强：有屈服点，断裂伸长率<5%，E和σB均大，硬质PVC等③强而韧：有屈服点，有细颈现象，断裂伸长率大，E和σB均大，如：PC、PA66、POM等硬而强强而韧硬而脆第38页,共57页，2024年2月25日，星期天④软而韧：模量低，屈服点低或没有明显屈服，断裂伸长率大，σB均大，主要是橡胶及增塑的PVC⑤软而弱：模量低，断裂伸长率低，σB低，主要是低分子量聚合物、凝胶等软而韧软而弱第39页,共57页，2024年2月25日，星期天4.5.1高聚物的屈服1、屈服的特征①屈服应变(yieldstrain)较大，剪切屈服应变为10%~20%，而大多数金属材料较小。②高聚物在屈服点后，存在应变软化现象。此时，应变增加，应力下降。③高聚物的屈服应力随应变速率增大而增大。④屈服应力随T升高而降低，到达Tg时，降低为0（实质上不存在屈服）。⑤与金属材料相比，高聚物的屈服应力对流体静压力非常敏感，流体静压力升高，屈服应力升高。⑥大多数高聚物屈服以后，体积稍有缩小⑦压缩屈服应力大于拉伸屈服应力第40页,共57页，2024年2月25日，星期天2、细颈样条尺寸：横截面小的地方应变软化：应力集中的地方出现“细颈”的位置第41页,共57页，2024年2月25日，星期天一是银纹屈服，另一种是剪切屈服。3、高聚物屈服的形式1）银纹屈服银纹(craze微裂纹)：玻璃态高聚物在拉伸应力作用下，某些薄弱环节部位由于应力集中而产生局部的塑性形变和取向，以至于在材料表面或内部垂直于应力方向上出现微细凹槽（空化条纹状形变区）的现象。这些条纹状形变区的平面强烈地反射可见光，则材料表面形成一片银色的闪光。习惯上称为银纹。相应的开裂现象称为银纹化现象。银纹在外力作用下若得不到抑制，进一步发展会成为裂缝，导致材料的断裂。由此可知，银纹是断裂的