银纹
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银纹:聚合物在张应力作用下,于材料某些薄弱地方出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向,以至在材料表面或内部垂直于应力方向上出现长度为100μm,宽度为10μm左右(视实验条件而异),厚度约为1μm的微细凹槽的现象。
银纹为聚合物所特有,通常出现在非晶态聚合物中,如PS,PMMA,PC,聚砜等。
但在某些结晶聚合物中(PP等)也有发现。
银纹现象是高聚物在溶剂、紫外光、机械力和内应力等作用下引起的形同微裂纹状的缺陷,光线照射下呈现银白色光泽。
长度可达100μm,厚约1~10nm。
由银纹质(高度取向的高分子微纤)和空洞组成,银纹质在空洞中连接银纹边,大的微纤直径约20~30nm,小的约10nm,空洞约占银纹体积的40%~50%。
银纹质具有一定的力学强度和黏弹性,因此能承受一定的负荷。
而且在玻璃化温度以上能自行消失,称为自愈合。
银纹和裂纹极相似,不同之处在于裂纹中间是空的,银纹中间的空洞中有银纹质相连。
银纹发展变粗,银纹质断裂,即成裂纹。
银纹的出现和发展,使材料的机械性能迅速变差。
塑料件成型后,在胶料流动的方向上出现银色的条纹。
这是由于原料粒子干燥程度不够或者在注塑过程中胶料热稳定不强造成的。
抗银纹性是塑料抵抗银纹出现和增长的能力,是塑料的重要性能指标之一。
银纹剪切带这是业内普遍接受的一个重要理论。
大量实验表明,聚合物形变机理包括两个过程:一是剪切形变过程,二是银纹化过程。
剪切过程包括弥散性的剪切屈服形变和形成局部剪切带两种情况。
剪切形变只是物体形状的改变,分子间的内聚能和物体的密度基本不变。
银纹化过程则使物体的密度大大下降。
一方面,银纹体中有空洞,说明银纹化造成了材料一定的损伤,是亚微观断裂破坏的先兆;另一方面,银纹在形成、生长过程中消耗了大量能量,约束了裂纹的扩展,使材料的韧性提高,是聚合物增韧的力学机制之一。
所以,正确认识银纹化现象,是认识高分子材料变形和断裂过程的核心,是进行共混改性塑料,尤其是增韧塑料设计的关键之一。
剪切带的结构形状
韧性聚合物单向拉伸至屈服点时,可看到试样上出现与拉伸方向成45度角的剪切滑移变形带,这说明该种材料屈服过程,剪切应力分量起着重要作用.
韧性材料拉伸时,斜截面上的最大切应力首先达到材料的抗剪强度;
对于脆性材料,在最大切应力达到抗剪强度之前,正应力已超过材料的拉伸强度,试样不会发生屈服,而在垂直于拉伸的方向断裂
剪切屈服是一种没有明显体积变化的形状扭变,一般又分为扩散剪切屈服和剪切带
剪切带中存在较大的剪切应变,这表明其中分子链是高度取向的,且方向接近于外力和剪切力合力的方向.
不同聚合物有不同的抵抗拉伸应力和剪切应力破坏的能力.韧性材料拉伸时,斜截面上的最大切应力首先达到材料的抗剪强度,因此试样上首先出现与拉伸方向成约45°角的剪切滑移变形带(或互相交叉的剪切带),相当于材料屈服; 同时,倾角为135°的斜截面上也要发生剪切滑移变形。
因而,试样逐渐生成对称的细颈。
n对于脆性材料,在最大切应力达到抗剪强度之前,正应力已超过材料的拉伸强度,试样不会发生屈服,而在垂直于拉伸方向上断裂。
剪切屈服不仅在外加剪切力作用下能够发生,而且拉伸应力、压缩应力都能引起。
n剪切带中分子链是高度取向的n剪切屈服是一种没有明显体积变化的形状扭变,一般又分为扩散剪切屈服和剪切带两种。
扩散剪切屈服是指在整个受力区域内发生的大范围剪切形变,剪切带是指只发生在局部带状区域内的剪切形变。