《高分子的粘弹性》PPT课件

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1、第五节粘弹性5-1松弛现象5-2蠕变5-3应力松弛5-4滞后5-5力学损耗5-6粘弹性模型5-7粘弹性与时间、温度的关系（时温等效）5-1高聚物的力学松弛现象力学松弛——高聚物的力学性能随时间的变化统称力学松弛最基本的有：蠕变应力松弛滞后力学损耗①理想弹性体受外力后，平衡形变瞬时达到，应变正比于应力，形变与时间无关②理想粘性体受外力后，形变是随时间线性发展的，应变速率正比于应力③高聚物的形变与时间有关，这种关系介于理想弹性体和理想粘性体之间，也就是说，应变和应变速率同时与应力有关，因此高分子材料常称为粘弹性材料。形变时间交联高聚物理想弹性体理想粘性体线性高聚物

2、5-2蠕变蠕变：在一定的温度和恒定的外力作用下（拉力，压力，扭力等），材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象。蠕变过程包括下面三种形变：普弹形变、高弹形变、粘性流动总的蠕变曲线当t1到t2时间足够长ε2趋近于完成ε3为一条直线其斜率为σ/η3由此可求得本体粘度η3⑴普弹形变高分子材料受到外力作用时，分子链内部键长和键角立刻发生变化，形变量很小，外力除去后，普弹形变立刻完全恢复，与时间无关。应力普弹形变普弹形变模量示意图⑵高弹形变是分子链通过链段运动逐渐伸展的过程，形变量比普弹形变大得多，形变与时间成指数关系，外力除去高弹形变逐渐恢复。应力高弹形变高弹形变模量松

3、弛时间示意图⑶粘性流动分子间无交联的线形高聚物，则会产生分子间的相对滑移，它与时间成线性关系，外力除去后，粘性形变不能恢复，是不可逆形变应力本体粘度示意图高聚物受到外力作用时，三种形变是一起发生的，材料总形变为由于是不可逆形变，所以对于线形高聚物来讲，外力除去后，总会留下一部分不可恢复的形变。⑷三种形变的相对比例依具体条件不同而不同时，主要是时，主要是和时，，，都较显著⑸蠕变与温度高低及外力大小有关温度过低（在以下）或外力太小，蠕变很小，而且很慢，在短时间内不易观察到温度过高（在以上很多）或外力过大，形变发展很快，也不易观察到蠕变温度在以上不多，链段在外力下可

4、以运动，但运动时受的内摩擦又较大，则可观察到蠕变⑹不同种类高聚物蠕变行为不同线形非晶态高聚物如果时作试验只能看到蠕变的起始部分，要观察到全部曲线要几个月甚至几年如果时作实验，只能看到蠕变的最后部分在附近作试验可在较短的时间内观察到全部曲线交联高聚物的蠕变无粘性流动部分晶态高聚物的蠕变不仅与温度有关，而且由于再结晶等情况，使蠕变比预期的要大⑺应用各种高聚物在室温时的蠕变现象很不相同，了解这种差别对于系列实际应用十分重要1——PSF2——聚苯醚3——PC4——改性聚苯醚5——ABS（耐热）6——POM7——尼龙8——ABS2.01.51.00.5123456（％）

5、78小时1000200023℃时几种高聚物蠕变性能可以看出：主链含芳杂环的刚性链高聚物，具有较好的抗蠕变性能，所以成为广泛应用的工程塑料，可用来代替金属材料加工成机械零件。蠕变较严重的材料，使用时需采取必要的补救措施。例1：硬PVC抗蚀性好，可作化工管道，但易蠕变，所以使用时必须增加支架。例2：PTFE是塑料中摩擦系数最小的，所以有很好的自润滑性能，但蠕变严重，所以不能作机械零件，却是很好的密封材料。例3：橡胶采用硫化交联的办法来防止由蠕变产生分子间滑移造成不可逆的形变。5-3应力松弛定义：对于一个线性粘弹体来说，在应变保持不变的情况下，应力随时间的增加而逐渐

6、衰减，这一现象叫应力松弛。（StressRelax）应力松弛：恒定形变下应力随时间衰减的现象例如：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。起始应力松弛时间应力松弛和蠕变是一个问题的两个方面，都反映了高聚物内部分子的三种运动情况：当高聚物一开始被拉长时，其中分子处于不平衡的构象，要逐渐过渡到平衡的构象，也就是链段要顺着外力的方向来运动以减少或消除内部应力。（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

7、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），而线形高聚物的应力松弛可减到零5-4滞后现象（Delay）高聚物作为结构材料，在实际应用时，往往受到交变力的作用。例如轮胎，传动皮带，齿轮，消振器等，它们都是在交变力作用

8、的场合使用的。以轮胎为例，车在行进中，