1、第八章 聚合物的屈服和斷裂,材料與化學(xué)工程系,1,學(xué)習(xí)交流PPT,內(nèi)容提要,教學(xué)內(nèi)容：聚合物的塑性與屈服，聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，細(xì)頸，銀紋，屈服判據(jù)；聚合物的斷裂與強度，斷裂理論，影響聚合物強度的因素與增強，聚合物的增韌。 基本要求：識別非晶態(tài)聚合物、晶態(tài)聚合物和取向聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，掌握細(xì)頸和銀紋的現(xiàn)象與理論解釋，掌握屈服判據(jù)，區(qū)分脆性斷裂與韌性斷裂，明確聚合物的強度概念，了解斷裂理論，掌握影響聚合物強度的因素及增強的手段，認(rèn)識聚合物增韌的途徑與機理及影響因素。 重點難點：應(yīng)力-應(yīng)變曲線，細(xì)頸和銀紋現(xiàn)象的理解，屈服判據(jù)，聚合物的增強與增韌。,2,學(xué)習(xí)交流PPT,本章內(nèi)容,8.1 聚合

2、物的塑性和屈服 8.1.1應(yīng)力應(yīng)變曲線 8.1.2 聚合物的屈服 8.2 高聚物的斷裂和強度 8.2.1 脆性斷裂與韌性斷裂 8.2.2 聚合物的強度 8.2.3 斷裂理論 8.2.4 影響聚合物強度和韌性的因素-增強與增韌 8.2.5 疲勞,3,學(xué)習(xí)交流PPT,表征材料力學(xué)性能的基本物理量,4,學(xué)習(xí)交流PPT,5,學(xué)習(xí)交流PPT,6,學(xué)習(xí)交流PPT,不同材料的泊松比,7,學(xué)習(xí)交流PPT,幾種常用的力學(xué)強度,拉伸強度 t= P/bd （最大負(fù)荷/截面積)MPa 1 MPa = 9.8 kg/cm2 10 kg/cm2 彎曲強度 f = 1.5(Pl/bd) MPa 沖擊強度 i = W/bd

3、Kgcm/cm2 注意!不同方法測量結(jié)果會有不同,8,學(xué)習(xí)交流PPT,常見塑料的拉伸和彎曲強度,9,學(xué)習(xí)交流PPT,聚合物力學(xué)性質(zhì)的特點,是已知材料中變性范圍最寬的力學(xué)性質(zhì)。即力學(xué)性質(zhì)的多樣性。例如液體有軟彈性、硬彈性、剛性、脆性、韌性等?？梢詮募冋承越?jīng)粘彈性到純彈性，為應(yīng)用提供了廣闊的選擇余地。 例子： 1. PS制品很脆，一敲就碎（脆性） 2. 尼龍制品很堅韌，不易變形，也不易破碎（韌性） 3. 輕度交聯(lián)的橡膠拉伸時，可伸長好幾倍，力解除后基本恢復(fù)原狀（彈性） 4. 膠泥變形后，卻完全保持新的形狀（粘性） 力學(xué)性對溫度和時間有強烈的信賴性。造成以上特點的原因：歸結(jié)為聚合物的長鏈分子結(jié)構(gòu)。,

4、10,學(xué)習(xí)交流PPT,高彈性高聚物特有 顯示高彈性的溫度范圍(TgTf) 分子量 溫度范圍(TgTf)增寬 (TgTf)的范圍決定了橡膠的使用溫度范圍,11,學(xué)習(xí)交流PPT,粘彈性力學(xué)行為對溫度和時間 有強烈的依賴關(guān)系 為高聚物獨特的力學(xué)行為 （應(yīng)力） （應(yīng)變） 在研究高聚物力學(xué)行為 T（溫度） 時必須同時考慮 t（時間）,12,學(xué)習(xí)交流PPT,比強度特高 比強度單位重量材料能承受的最大負(fù)荷,13,學(xué)習(xí)交流PPT,幾種金屬材料和塑料(增強)的比強度,14,學(xué)習(xí)交流PPT,8.1 聚合物的塑性和屈服,8.1.1應(yīng)力應(yīng)變曲線,玻璃態(tài)高聚物的塑性與屈服： 小形變的情況 大形變的情況,研究玻璃態(tài)高聚物

5、大形變常用應(yīng)力-應(yīng)變實驗，判斷高聚物材料的強弱，硬軟，韌脆。,15,學(xué)習(xí)交流PPT,1. 典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 -以屈服點A為界分成兩部分：,A點以前是彈性區(qū)域，可恢復(fù)原樣。 A點以后呈塑性行為，不可恢復(fù)原樣，發(fā)生永久變形，材料屈服。 其中： A點為屈服點，對應(yīng)的應(yīng)力和應(yīng)變?yōu)榍?yīng)力 和屈服應(yīng)變 AB 段叫應(yīng)變軟化 BC 段頸縮階段 CD 段取向硬化 D點發(fā)生斷裂，對應(yīng)的應(yīng)力為抗拉強度,16,學(xué)習(xí)交流PPT,應(yīng)力應(yīng)變曲線,斷裂點B point: Breaking point,A 彈性極限應(yīng)變 A彈性極限應(yīng)力 B 斷裂伸長率 B斷裂強度 Y 屈服應(yīng)力,屈服點Y point: Yielding p

6、oint,彈性極限點 A point: Point of elastic limit,17,學(xué)習(xí)交流PPT,應(yīng)力： = F/A0 應(yīng)變： = l / l0 材料的楊氏模量E為應(yīng)力-應(yīng)變曲線起始部分的斜率 E = tg = / ,18,學(xué)習(xí)交流PPT,應(yīng)力應(yīng)變曲線形變過程分析,彈性形變屈服應(yīng)變軟化冷拉應(yīng)變硬化斷裂,19,學(xué)習(xí)交流PPT,2、外界條件對應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響,（1）不同溫度 隨溫度的增加應(yīng)力-應(yīng)變曲線的類型從硬而脆的變?yōu)檐浂g的。,a: TTg 脆斷 b: TTg 屈服后斷 c: TTg 幾十度 韌斷 d: Tg以上 無屈服,20,學(xué)習(xí)交流PPT,（2）不同拉伸速率,拉伸速率,時溫等

7、效原理： 拉伸速度快 = 時間短 溫度低,21,學(xué)習(xí)交流PPT,（3）物質(zhì)結(jié)構(gòu)組成,22,學(xué)習(xí)交流PPT,(4) 結(jié)晶 應(yīng)變軟化更明顯 冷拉時晶片的傾斜、滑移、轉(zhuǎn)動，形成微晶或微纖束,23,學(xué)習(xí)交流PPT,(5) 球晶大小,24,學(xué)習(xí)交流PPT,(6) 結(jié)晶度,25,學(xué)習(xí)交流PPT,3.晶態(tài)聚合物的應(yīng)力一應(yīng)變曲線,整個曲線可分為三個階段： 到y(tǒng)點后，試樣截面開始變得不均勻，出現(xiàn) “細(xì)頸”。,晶態(tài)聚合物“冷拉”的原因： Tm以下，冷拉：拉伸成頸（球晶中片晶的變形） 非晶態(tài)：Tg以下冷拉，只發(fā)生分子鏈的取向 晶態(tài)：Tm以下，發(fā)生結(jié)晶的破壞，取向，再結(jié)晶過程，與溫度、應(yīng)變速率、結(jié)晶度、結(jié)晶形態(tài)有關(guān)。

8、,26,學(xué)習(xí)交流PPT,玻璃態(tài)聚合物的拉伸與結(jié)晶聚合物的拉伸相似之處： 即兩種拉伸過程均經(jīng)歷彈性變形、屈服、發(fā)展大形變以及應(yīng)變硬化等階段，其中大形變在室溫時都不能自發(fā)回復(fù)，而加熱后則產(chǎn)生回復(fù)，故本質(zhì)上兩種拉伸過程造成的大形變都是高彈形變。該現(xiàn)象通常稱為“冷拉”。 兩種拉伸過程又有區(qū)別： 即產(chǎn)生冷拉的溫度范圍不同，玻璃態(tài)聚合物的冷拉溫度區(qū)間是Tb到Tg，而結(jié)晶聚合物則為Tg至Tm；另一差別在于玻璃態(tài)聚合物在冷拉過程中聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的變化比晶態(tài)聚合物簡單得多，它只發(fā)生分子鏈的取向，并不發(fā)生相變，而后者尚包含有結(jié)晶的破壞，取向和再結(jié)晶等過程。,27,學(xué)習(xí)交流PPT,4、聚合物具有的應(yīng)力-應(yīng)變曲線類型：,

9、（1）硬而脆 （聚苯乙烯，PMMA等） （2）硬而韌 （尼龍等） （3）硬而強 （PVC與PS的共混物） （4）軟而韌 （橡膠） （5）軟而弱 (無規(guī)PP),28,學(xué)習(xí)交流PPT,五種不同類型材料的比較,29,學(xué)習(xí)交流PPT,例子,30,學(xué)習(xí)交流PPT,8.1.2 聚合物的屈服,1.高聚物屈服點的特征 大多數(shù)高聚物有屈服現(xiàn)象，最明顯的屈服現(xiàn) 象是拉伸中出現(xiàn)的細(xì)頸現(xiàn)象。它是獨特的力 學(xué)行為。并不是所有的高聚物材料都表現(xiàn)出 屈服過程，這是由于溫度和時間對高聚物的 性能的影響往往掩蓋了屈服行為的普遍性， 有的高聚物出現(xiàn)細(xì)頸和冷拉，而有的高聚物 脆性易斷。,31,學(xué)習(xí)交流PPT,關(guān)于細(xì)頸現(xiàn)象,樣條尺寸

10、：橫截面小的地方,應(yīng)變軟化：應(yīng)力集中的地方,出現(xiàn)“細(xì)頸”的位置,自由體積增加,松弛時間變短,出現(xiàn)“細(xì)頸”的原因,無外力,有外力,Orientation,細(xì)頸穩(wěn)定,取向硬化,Considre作圖法,唯象角度,判據(jù),細(xì)頸:屈服時，試樣出現(xiàn)的局部變細(xì)的現(xiàn)象。,32,學(xué)習(xí)交流PPT,(1)屈服應(yīng)變大：高聚物的屈服應(yīng)變比 金屬大得多，金屬0.01左右，高聚物 0.2左右（例如PMMA的切變屈服為 0.25，壓縮屈服為0.13） (2)屈服過程有應(yīng)變軟化現(xiàn)象：許多高 聚物在過屈服點后均有一個應(yīng)力不太 大的下降，叫應(yīng)變軟化，這時應(yīng)變增 大，應(yīng)力反而下降。,33,學(xué)習(xí)交流PPT,(3)屈服應(yīng)力依賴應(yīng)變速率：應(yīng)

11、變速率增大，屈服應(yīng)力增大。,34,學(xué)習(xí)交流PPT,(4)屈服應(yīng)力依賴于溫度：溫度升高，屈服應(yīng)力下降。在溫度達(dá)到 時，屈服應(yīng)力等于0,35,學(xué)習(xí)交流PPT,(5)屈服應(yīng)力受流體靜壓力的影響：壓力增大，屈服應(yīng)力增大。,36,學(xué)習(xí)交流PPT,(6)高聚物屈服應(yīng)力不等于壓縮屈服應(yīng) 力，一般后者大一些。所以高聚物取 向薄膜不同方向上的屈服應(yīng)力差別很 大。 (7)高聚物在屈服時體積略有縮小。,37,學(xué)習(xí)交流PPT,高聚物屈服特征的小結(jié) （1） 屈服應(yīng)變大 （2） 應(yīng)變軟化現(xiàn)象 （3） 屈服應(yīng)力的應(yīng)變速率依賴性 （4） 屈服應(yīng)力的溫度依賴性 （5） 流體靜壓力對屈服應(yīng)力有影響 （6） 高聚物屈服應(yīng)力不等于壓

12、縮屈服應(yīng)力 （7） 高聚物在屈服時體積稍有縮小,38,學(xué)習(xí)交流PPT,關(guān)于工程應(yīng)力和真應(yīng)力,應(yīng)力: = F/A0 真應(yīng)力： 真= F/A A = A0l0 / l = A0 / (1+) 因為： A ,39,學(xué)習(xí)交流PPT,Considere作圖法（真應(yīng)力-應(yīng)變曲線） (P180),在橫坐標(biāo) = -1處向真應(yīng)力-應(yīng)變曲線作切線就是表觀屈服點，有： d 真/ d = 真/ (1+) = 真/ 這種以真應(yīng)力作圖求表觀屈服點的方法就是Considere作圖法。,Y點,在真應(yīng)力-應(yīng)變曲線上確定與工程應(yīng)力-應(yīng)變屈服點Y所對應(yīng)的B點。,40,學(xué)習(xí)交流PPT,2.真應(yīng)力-應(yīng)變曲線及屈服判據(jù)三種類型,41,學(xué)

13、習(xí)交流PPT,屈服判據(jù) 應(yīng)力一般包括3個正應(yīng)力3個切應(yīng)力的6個分量組成： f = (xx,yy,zz,xy,yz,zx) 而不同的應(yīng)力狀態(tài)又對應(yīng)不同的應(yīng)力分量組合，在組合應(yīng)力條件材料的屈服條件稱為屈服判據(jù)。 屈服判據(jù)的理論： 最大切應(yīng)力理論（Tresca判據(jù)） 最大變形能理論（Von Mises判據(jù)） 雙參數(shù)屈服判據(jù)理論（Coulomb, Mohr判據(jù)）,42,學(xué)習(xí)交流PPT,3.屈服機理 (1)銀紋屈服-銀紋現(xiàn)象與應(yīng)力發(fā)白 I.銀紋 現(xiàn)象： 很多高聚物，尤其是玻璃態(tài)透明高聚物（PS、MMA、PC）在儲存過程及使用過程中，往往會在表面出現(xiàn)像陶瓷的那樣，肉眼可見的微細(xì)的裂紋，這些裂紋，由于可以強

14、烈地反射可見光看上去是閃亮的，所以又稱為銀紋crage,F,F,43,學(xué)習(xí)交流PPT,產(chǎn)生銀紋的原因：,a.是高聚物受到張應(yīng)力作用時，在材料某些薄弱環(huán)節(jié)上應(yīng)力集中，而產(chǎn)生局部塑性形變，而在材料表面或內(nèi)部出現(xiàn)垂直于應(yīng)力方向的微細(xì)凹槽或“裂紋”的現(xiàn)象 b. 環(huán)境因素也會促進(jìn)銀紋產(chǎn)生，化學(xué)物質(zhì)擴(kuò)散到高聚物中，使微觀表面溶脹或增塑，增加分子鏈段的活動性，玻璃化溫度下降促進(jìn)銀紋產(chǎn)生，另外，試樣表面的缺陷和擦傷處也易產(chǎn)生銀紋，或起始于試樣內(nèi)部空穴或夾雜物的邊界處，這些缺陷造成應(yīng)力集中，有利于銀紋產(chǎn)生,44,學(xué)習(xí)交流PPT,銀紋定義：銀紋現(xiàn)象為聚合物所特有，是聚合物在張應(yīng)力作用下，于材料的某些薄弱部分出現(xiàn)應(yīng)

15、力集中而產(chǎn)生局部的塑性形變的取向，以至在材料表面或內(nèi)部垂直于應(yīng)力方向上出現(xiàn)長度為100m，寬度為10m左右，厚度為1m的微細(xì)凹槽。 銀紋特征：應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象，密度為本體的50，高度取向的高分子微纖。 銀紋進(jìn)一步發(fā)展裂縫脆性斷裂。,45,學(xué)習(xí)交流PPT,銀紋現(xiàn)象：含有約50%體積的空穴 裂紋：是空的，里面無高聚物 銀紋的特點：（1）銀紋仍有強度 （2）銀紋的平面垂直于產(chǎn)生銀紋的張應(yīng)力。,46,學(xué)習(xí)交流PPT,II.應(yīng)力發(fā)白 現(xiàn)象：橡膠改性的PS：HIPS或ABS在受到破壞時，其應(yīng)力面變成乳白色，這就是所謂應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象。 應(yīng)力發(fā)白和銀紋化之間的差別在于銀紋帶的大小和多少，應(yīng)力發(fā)白是由大量尺寸非常小的

16、銀紋聚集而成。,47,學(xué)習(xí)交流PPT,(2)剪切屈服（剪切帶） 現(xiàn)象：韌性高聚物在拉伸至屈服點時，?？梢娫嚇由铣霈F(xiàn)與拉伸方向成45角的剪切滑移變形帶。 對韌性材料來說，拉伸時45 斜截面上的最大切應(yīng)力首先達(dá)到材料的剪切強度，所以首先出現(xiàn)與拉伸方向成45 的剪切滑移變形帶-細(xì)頸。 因為變形帶中分子鏈的取向度高，故變形逐步向整個試樣擴(kuò)展。,剪切帶的結(jié)構(gòu)形態(tài),48,學(xué)習(xí)交流PPT,通常，韌性材料最大切應(yīng)力首先達(dá)到抗剪強度，所以材料先屈服。 脆性材料最大切應(yīng)力達(dá)到抗剪強度之前，真應(yīng)力已超過材料強度，所以材料來不及屈服就已斷裂。,因此韌性材料-斷面粗糙-明顯變形 脆性材料-斷面光滑-斷面與拉伸方向垂直,

17、定義：韌性聚合物單軸拉伸至屈服點時，可看到與拉伸方向成45的剪切滑移變形帶，有明顯的雙折射現(xiàn)象，分子鏈高度取向，剪切帶厚度約1m左右，每個剪切帶又由若干個細(xì)小的不規(guī)則微纖構(gòu)成。,49,學(xué)習(xí)交流PPT,電鏡（SEM）下的剪切帶圖片,50,學(xué)習(xí)交流PPT,巖石山體的剪切帶,51,學(xué)習(xí)交流PPT,共性：銀紋和剪切帶均有分子鏈取向，吸收能量，呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象,注意：一般情況下，材料既有銀紋屈服又有剪切屈服,52,學(xué)習(xí)交流PPT,細(xì)頸、剪切帶和銀紋比較,53,學(xué)習(xí)交流PPT,如何區(qū)分?jǐn)嗔研问剑?-關(guān)鍵看屈服： 屈服前斷裂為脆性斷裂 屈服后斷裂為韌性斷裂,8.2 高聚物的斷裂和強度,54,學(xué)習(xí)交流PPT,8.

18、2.1 脆性斷裂與韌性斷裂,試樣發(fā)生脆性或者韌性斷裂的影響因素： （1）與材料的組成有關(guān)（內(nèi)因） （2）與拉伸溫度與拉伸速度有關(guān)（外因）,55,學(xué)習(xí)交流PPT,高分子材料的內(nèi)在韌性，要在一定的溫度和受力狀態(tài)下方能表現(xiàn)出來，離開這一環(huán)境就表現(xiàn)出脆性。,1. 判斷材料斷裂的方式 a. 應(yīng)力-應(yīng)變曲線：發(fā)生屈服之前斷裂，為脆性斷裂； b. 斷裂能量：沖擊強度為2KJ/m2為臨界指標(biāo)。 c. 試樣斷裂表面的形態(tài)。,56,學(xué)習(xí)交流PPT,脆性斷裂與韌性斷裂表面,脆性斷裂 韌性斷裂,57,學(xué)習(xí)交流PPT,2.脆韌轉(zhuǎn)變溫度Tb (脆化溫度、脆化點),在一定速率下（不同溫度）測定的斷裂應(yīng)力和屈服應(yīng)力，作斷裂應(yīng)

19、力和屈服應(yīng)力隨溫度的變化曲線-其交點對應(yīng)的溫度為脆化溫度Tb,58,學(xué)習(xí)交流PPT,3. 脆性斷裂和塑性屈服是兩個各自獨立的過程,在一定溫度和應(yīng)變速率下，當(dāng)外加應(yīng)力達(dá)到它們之中較低的那個時，就發(fā)生斷裂或者屈服 顯然： 和 曲線的交點應(yīng)該就是脆韌轉(zhuǎn)變點，在高于這點相應(yīng)的溫度時，材料總是韌性的。,59,學(xué)習(xí)交流PPT,問題：斷裂應(yīng)力和屈服應(yīng)力誰對溫度更敏感？,屈服應(yīng)力比斷裂應(yīng)力對溫度更敏感！,60,學(xué)習(xí)交流PPT,問題：斷裂應(yīng)力和屈服應(yīng)力誰對應(yīng)變速率更敏感？,屈服應(yīng)力比斷裂應(yīng)力對應(yīng)變速率更敏感！,61,學(xué)習(xí)交流PPT,影響高聚物脆韌轉(zhuǎn)變的條件,斷裂應(yīng)力受應(yīng)變速率和溫度的影響不大 應(yīng)變速率和溫度對屈

20、服應(yīng)力的影響很大：隨溫度的增加而降低，隨應(yīng)變速率的增加而增加 聚合物脆韌轉(zhuǎn)變點隨應(yīng)變速率的增加而移向高溫 聚合物材料的缺口特別影響材料的脆韌轉(zhuǎn)變 -尖銳的缺口可以使聚合物的斷裂從韌性變?yōu)榇嘈?62,學(xué)習(xí)交流PPT,脆性斷裂與韌性斷裂的判斷,TTb, 先達(dá)到b，脆性斷裂,T Tb, 先達(dá)到y(tǒng)，韌性斷裂,63,學(xué)習(xí)交流PPT,塑料一般的使用溫度范圍？-Tb-Tg,Tb越低聚合物材料的韌性越 ?,好,差, T Tb,64,學(xué)習(xí)交流PPT,4. 材料的斷裂方式,聚合物材料的破壞是高分子主鏈的化學(xué)鍵斷裂、高分子分子間滑脫及分子鏈間相互作用力的破壞。,65,學(xué)習(xí)交流PPT,通常高分子在斷裂時三種方式兼而有

21、之，通常聚合物的理論斷裂強度在數(shù)千MPa，而實際斷裂強度只有數(shù)十MPa. 例：PA，60 MPa； PPO，70 MPa 理論值與實驗結(jié)果相差如此之大的原因： 高分子鏈長度有限 樣條存在缺陷 應(yīng)力集中,66,學(xué)習(xí)交流PPT,含有球形無機粒子的聚合物粘結(jié)劑的電鏡圖片,67,學(xué)習(xí)交流PPT,疲勞斷裂的表面電鏡圖片,68,學(xué)習(xí)交流PPT,聚合物木層板斷裂表面的電鏡圖片,69,學(xué)習(xí)交流PPT,例1：PC聚碳酸酯,Tg = 150 Tb = -20 室溫下PC是否易碎？,70,學(xué)習(xí)交流PPT,例2：PMMA聚甲基丙烯酸甲酯,Tg = 100 Tb = 90 室溫下PMMA脆性的還是韌性的？,71,學(xué)習(xí)交

22、流PPT,極限強度 衡量材料抵抗外力破壞的能力的量度，表征了材料的受力極限。,8.2.2 聚合物的強度,拉伸強度：,（1）拉伸強度與壓縮強度,72,學(xué)習(xí)交流PPT,斷裂伸長率：,揚氏模量：,73,學(xué)習(xí)交流PPT,（2）彎曲強度,彎曲強度：,彎曲模量：,74,學(xué)習(xí)交流PPT,（3）沖擊強度,沖擊強度：,式中W是沖斷試樣所消耗的功。,75,學(xué)習(xí)交流PPT,8.2.3 斷裂理論,自學(xué),76,學(xué)習(xí)交流PPT,8.2.4 影響聚合物強度和韌性的因素 -增強與增韌,聚合物的增強-拉伸強度和拉伸模量的增加 聚合物的增韌-沖擊強度的增加 -沖擊強度是衡量材料韌性的指標(biāo),沖斷試樣所消耗的功,沖斷試樣的厚度和寬度

23、,77,學(xué)習(xí)交流PPT,從分子角度來看，聚合物之所以具有抵抗外力破壞的能力主要靠分子內(nèi)的化學(xué)鍵合力和分子間范德華力和H鍵力，據(jù)此可計算出聚合物的理論強度。,78,學(xué)習(xí)交流PPT,1.高分子結(jié)構(gòu)的影響,A、高分子的強度來源于主鏈的化學(xué)鍵力和分子之間的作用力，極性則強度；H鍵則也強度 例： LPPE PVC PA610 PA66 拉伸強度（kg/cm2） 150 500 600 830 注解 無極性 有極性基團(tuán) 有H鍵 H鍵密度大 說明：極性基團(tuán)過密或取代基過大，阻礙鏈段的運動，Tb高，顯脆性，盡管拉伸強度大了，但易發(fā)生脆性斷裂。,79,學(xué)習(xí)交流PPT,B、主鏈含芳雜環(huán)的聚合物強度大于脂肪族主鏈的

24、聚合物 例： PC PPO 聚芳砜 PE PS 拉伸強度（kg/cm2） 670 850 720-850 220-390 350-633 注解 含芳雜環(huán) 不含 側(cè)基含芳環(huán) 聚芳砜的結(jié)構(gòu)：,80,學(xué)習(xí)交流PPT,C、分子鏈支化程度分子間距 分子間作用力，會導(dǎo)致抗拉伸強度抗沖擊強度 例： HPPE（LDPE，支化） LPPE（PDPE，線型） 拉伸強度 160 27-1080,81,學(xué)習(xí)交流PPT,D、程度關(guān)聯(lián)可有效的增加分子鏈間的聯(lián)系，拉伸強度和沖擊強度均可提高 例： 交聯(lián)PE比PE: 拉伸強度大一倍 沖擊強度大34倍,82,學(xué)習(xí)交流PPT,E、分子量的影響 分 子量小時隨M拉伸強度和沖擊強度均

25、，達(dá)到一定分子量（104）以后，拉伸強度不再隨M而，但沖擊強度仍能隨M而。 例： 超高分子量PE（M=46106）比普通PE沖擊強度大三倍，用于制造人造關(guān)節(jié)。,83,學(xué)習(xí)交流PPT,2、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的影響（結(jié)晶和取向）,A、結(jié)晶度，拉伸強度、抗彎強度、彈性模量 例 PP結(jié)晶度 拉伸強度 抗彎強度 98% 345 565 96.5% 325 450 93.6% 290 410 結(jié)晶度太高，沖擊強度，材料變脆,84,學(xué)習(xí)交流PPT,B、球晶尺寸過大，會使拉伸強度，沖擊強度顯著 例：PP球晶尺寸(m) 拉伸強度 斷裂伸長(%) 10 300 500 100 225 25 200 125 25 微晶PP

26、的沖擊強度 球晶PP,85,學(xué)習(xí)交流PPT,C、取向可以使強度成倍提高 原因： （1）取向后高分子鏈順著外力的方向平行排列，使斷裂 時，破壞主價鍵的比例大大提高，而共價鍵的強度比范德華力的強度高。 （2）取向可以阻礙裂紋向縱深發(fā)展。,0.2 0 0.4 0.8 1.0,強度,取向因子f,86,學(xué)習(xí)交流PPT,3.應(yīng)力集中物的影響,應(yīng)力集中現(xiàn)象：材料的缺陷在受力時，使材料內(nèi)部的應(yīng)力平均分布的狀態(tài)發(fā)生變使缺陷附近局部范圍內(nèi)的應(yīng)力急劇增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平均值。 缺陷就是應(yīng)力集中物：它包括裂縫、空隙、缺口、銀紋和雜質(zhì)。 應(yīng)力集中物的存在大大降低了材料的強度，也是造成聚合物實際強度遠(yuǎn)小于理論強度的原因。,8

27、7,學(xué)習(xí)交流PPT,4、增塑劑的影響,增塑劑的加入對聚合物起稀釋作用，減小了高分子鏈間的作用力，因而使拉伸強度，且有下降值與增塑劑加入量成正比。 增塑劑使鏈段運動能力增強，所以沖擊強度,88,學(xué)習(xí)交流PPT,5、填料的影響,按作用分： 惰性填料：只起稀釋作用，加入后使強度 活性填料：可使強度顯著 按填料形狀分： 粉狀填料 纖維狀填料 液晶填料,89,學(xué)習(xí)交流PPT,6、共聚與共混的影響,共聚和共混可以綜合兩種以上均聚物的性能，一般用橡膠增韌塑料 共聚和共混方法不同：如ABS樹脂 共聚：接枝共聚得到高抗沖ABS樹脂 共混：丁腈橡膠與AS樹脂（機械或乳液）共混 共聚和共混兩者結(jié)構(gòu)相同：都具有兩相結(jié)構(gòu)，橡膠以微粒狀分散于連續(xù)的塑料相中，塑料連續(xù)相使模量和硬度得以保持，承載應(yīng)力；分散的橡膠微粒作為應(yīng)力集中物吸收大量的沖擊能，使韌性提高。,90,學(xué)習(xí)交流PPT,7.外力作用速率和溫度的影響,A、外力作用速率 拉伸速率，屈服強度和斷裂強度均，