第八章 聚合物的力学性能.ppt

二、应力松弛定义:指在温度恒定、形变保持不变的情况下,聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象聚合物的应力松弛曲线:σσ0O交联高聚物线性高聚物t???????????texp0产生的原因:聚合物被拉长时,高分子构象处于不平衡状态,会通过链段沿外力方向的运动来减少或消除内部应力,以逐渐过度到平衡态构象与温度的关系:应力松弛通过分子运动来实现;在玻璃化温度以上(如常温橡胶)链段运动受到的摩擦阻力很小,应力松弛很快,几乎观察不到;温度比玻璃化温度低很多(如常温下的塑料),链段受到的引力很大,应力松弛极慢,也很不容易观察到实验证明:只有在玻璃态向高弹态过渡的区域内,应力松弛最明显三、滞后现象定义:高分子材料在交变应力作用下,形变落后于应力的现象橡胶轮胎应力和应变随时间的变化曲线,如图原因:高分子材料也是一个松弛过程影响因素:1.)化学结构;2.)外力作用频率、温度等滞后现象,如图对聚合物性能的影响:1.)如果使用的聚合物发生了滞后现象,则在每一个循环中都要消耗功-力学损耗;这种消耗功转变成热能释放出来,会导致聚合物本身的温度升高,从而影响材料的使用寿命;2.)在交变应力作用下,滞后产生的内耗可从聚合物材料的拉伸和回缩的应力-应变曲线进行理解橡胶拉伸-回缩和拉伸-压缩循环应力-应变曲线表征滞后现象参数:储存模量、损耗模量(或复数模量)损耗角正切四、粘弹性力学模型理想模型:理想弹簧和理想粘壶理想弹簧:代表符合虎克定律的理想固体/ED??????理想粘壶:代表符合牛顿定律的理想粘性液体///ddtDt??????????或1、麦克斯韦模型结构:由一个弹黄与一个粘壶串联而成,如图麦克斯韦模型运动方程:21?????12????????????dtdEdtd1意义:能十分有效地描述应力松弛过程应力松弛过程总形变恒定,有:10dddtEdt????????dEdt?????/0()tte?????t=0-τ,有:00/??????2、伏伊特模型结构:由一个理想弹黄与一个理想粘壶并联而成,如图σ1σEησ212?????21?????/0(1)teE??????伏伊特模型方程:伏伊特蠕变曲线:应用:可用来模拟交联聚合物的蠕变过程缺陷:麦克斯韦模型只能模拟应力松弛过程,而不能说明蠕变现象;伏伊持模型只能说明交联聚合物的蠕变,不能模拟应力松弛现象3、四参数模型四参数模型,如图:ttEE00000exp1???????????????????????四参数模型方程:五、时标外力作用于粘弹性的高分子材料时,发生的形变由普弹形变、高弹形变、粘性形变组成;蠕变过程中形变是时间的函数;应力松弛过程中,应力是时间的函数;故蠕变柔量和松弛模量都是时间的函数