高分子科学基础-高分子材料力学性能.ppt

§2 高分子的力学性能
研究目的：
•求得高分子各种力学性能的宏观描述和测试合理化，以作为高分子材料和制品设计的依据；
•寻求高分子宏观力学性能和各个层次微观结构的相互关系，用于了解具有特定性能材料的制备和高分子制品的加工成型。
研究内容 σy 屈服应力
σb 断裂应力
0－A：应力应变成正比，除去外力试样立即恢复原状。直线斜率杨氏模量；断裂：脆性断裂
屈服点A：屈服强度。材料在该点前后分别呈现弹性行为和塑性行为。
A－B：应变软化段，应变增加，应力反而下降。
B－C：应变发展区
C－D：取向硬化段，应力急剧增大
断裂点D：抗张强度/断裂伸长率；断裂：韧性断裂
线型非晶聚合物在大外力作用下发生的大形变称作强迫高弹形变，它是塑料具有韧性的原因。
强迫高弹形变是一松弛过程，施加外力可加速松弛的进行。线型非晶聚合物只有处在Tb~Tg之间
的温度范围内，才能在外力作用下实现强迫高弹性。
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②晶态聚合物的应力－应变曲线
线型非晶聚合物与晶态聚合物的拉伸行为比较
相同之处：均经历弹性变形、屈服、发展大形变、应变硬化阶段
大形变本质相同：均为强迫高弹形变。断裂前大形变在室温下均不能自发
回复，加热后都能回复原状。
（分子链段因大外力的作用发生运动而引起的大形变称作“冷拉” ）
不同之处：产生强迫高弹形变的温度不同，拉伸中聚集态结构变化不同：
非晶态：Tb~Tg之间，结构变化只发生分子链取向，不发生相变
结晶：Tg~Tm之间，结构变化还包含结晶的破坏、取向和再结晶等过程
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聚合物的应力—应变曲线的五种类型
曲线下面积表示韧性强度
——使材料破裂所需的能量
硬 强 脆
形变难易(模量大小)； 断裂强度高低; 断裂伸长大小
软 弱 韧
类型 形变产生 屈服现象 σ ε 实例
软而弱 易 有 低 中 凝胶，低分子量树脂
软而韧 易 有 中 大 橡胶，软PVC，LDPE
硬而脆 难 无 中 小 PS，PMMA
硬而强 难 有 高 中 硬PVC