影响高聚物冲击强度的因素
PE简介
PE简介1.分子结构特点聚乙烯（PE）是结构最简单的高分子聚合物，也是应用最广泛的高分子材料。
它是由重复的–CH2–单元连接而成的。
PE通过乙烯CH2=CH2加聚而成，PE的性能取决于它的聚合方式。
分子结构以线型结构为主，支链极少，密度高（0.941-03965g/cm3），结晶度达80～90% ，非极性的热塑性树脂，分子量在200,000到500000 ，软化点为125～135℃，脆化温度 -70℃，使用温度可达100℃，熔点约131℃。
不同的催化剂[2]被用于生产定制特殊性能聚合物。
断裂伸长率是聚乙烯树脂的一个重要质量指标，它不仅对挤塑加工性能有明显影响，对注塑、吹塑制品的使用性能也有一定影响。
HDPE基本的物性参数有：熔融指数（MFR）、密度（D）、分子量分布（MWD）、分子量（MW）和和添加剂。
其中前三项是影响HDPE断裂伸长率的主要因素。
各种等级HDPE的独有特性是这几种基本变量的适当结合，不同的催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。
这些变量相结合生产出不同用途的HDPE品级；在性能上达到最佳的平衡。
在实际生产中，通过改变这几个基本物性参数来实现对其它使用特性的控制。
2.物理化学性能英文名称:Polyethylene（简称PE）比重:0.94-0.96克/立方厘米成型收缩率:1.5-3.6% ，成型温度： 140-220℃。
特点：耐腐蚀性,电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,可以氯化,化学交联、辐照交联改性,可用玻璃纤维增强.低压聚乙烯的熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有良好的电性能和耐辐射性;高压聚乙烯的柔软性,伸长率,冲击强度和渗透性较好;超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨. 低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件;高压聚乙烯适于制作薄膜等;超高分子量聚乙烯适于制作减震,耐磨及传动零件.成型特性：1）结晶料,吸湿小,不须充分干燥,流动性极好流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分.不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大.注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形.2）收缩范围和收缩值大,方向性明显,易变形翘曲.冷却速度宜慢,模具设冷料穴,并有冷却系统.3）加热时间不宜过长,否则会发生分解.4）软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模.5）可能发生融体破裂,不宜与有机溶剂接触,以防开裂.3. 冲击性能3.1材料的强度及冲击理论强度是材料抵抗变形或破坏的能力；破坏现象泛指材料所产生的断裂、疲劳、磨损等物理力学性能的失效行为。
高分子物理各大影响因素汇总
聚合物结晶速率的影响因素
• 分子链结构：凡分子结构对称、规整性好、柔性好、分子间作用力强的聚合物易
结晶，结晶速率也快。
• 温度：温度对结晶速度的影响极大，温度较高，结晶速率小；随着温度下降，结 晶速率增加；温度再进一步降低，结晶速率又下降；当T<Tg时，则不能结晶。
•
• •
应力：应力能使分子链沿外力方向有序排列，可提高结晶速度。
韧性断裂。
• 环境压力：随着环境压力升高，材料强度增高，伸长率变大，出 现典型屈服现象，材料发生脆-韧转变，由脆性断裂转为韧性断裂。
影响断裂强度的因素
• • • • • 分子量：超过最小聚合度，随分子量增大，材料强度逐步增大。当分子量相 当大，致使分子间作用力的总和超过了化学键能时，材料强度主要取决于化 学键能的大小。 结晶度：随着结晶度上升，材料的屈服强度、断裂强度、硬度、弹性模量均 提高，但断裂伸长率和韧性下降。 晶体形态：同一聚合物，伸直链晶体的拉伸强度最大，串晶次之，球晶最小。 晶粒尺寸：均匀小球晶能使材料的强度、伸长率、模量和韧性得到提高，而 大球晶将使断裂伸长和韧性下降。 交联：随交联程度提高，橡胶材料的拉伸模量和强度都大大提高，达到极值 强度后，又趋于下降；断裂伸长率则连续下降。 取向：对于脆性材料，取向使材料在平行于取向方向的强度、模量和伸长率 提高，甚至出现脆-韧转变，而在垂直于取向方向的强度和伸长率降低。对于 延性、易结晶材料，在平行于取向方向的强度、模量提高，在垂直于取向方 向的强度下降，伸长率增大。 温度：温度升高，材料屈服强度明显降低。 拉伸速率：拉伸速率提高，屈服强度上升。
影响Tf的因素
• 分子结构：柔性好，Tf低；柔性差， Tf高。
• 分子量：分子量越大，运动时内摩擦阻力
高分子物理实验思考题（自整理）
⾼分⼦物理实验思考题（⾃整理）实验⼀黏度法测定聚合物分⼦量1.实验操作中，哪些因素对实验结果有影响？粘度管⼝径，粘度管是否垂直及是否⼲净，溶液密度，⼈的读数误差，秒表精度等等。
2.如何测定mark-houwink⽅程中的参数k，α值？答：将聚合物式样进⾏分级，获得分⼦量从⼩到⼤⽐均⼀的组分，然后测定各组分的平均分⼦量及特性粘度[η]=kMα，两边取对数，作图得斜率和截距。
实验⼆偏光显微镜法观察聚合物球晶1.聚合物结晶体⽣长依赖什么条件，在实际⽣产中如何控制晶体的形态？依赖于分⼦结构的对称性与规整性，以及温度，浓度，成核剂，杂质，机械⼒等条件。
①控制形成速度：将熔体急速冷却⽣成较⼩球晶，缓慢冷却则⽣成较⼤球晶②采⽤共聚的⽅法：破坏链的均⼀性和规整性，⽣成⼩球晶3外加成核剂可获得甚⾄更微⼩的球晶。
实验三扫描电镜观察物质表⾯微观结构1.为什么样品边缘或者表⾯斜坡处⽐较亮？因为扫描电镜收集的是⼆次电⼦,通过收集的⼆次电⼦成像,⽽样品的边缘和斜坡处由于形貌都⽐较尖锐突出,所以对⼆次电⼦的反射强度⾼,因⽽在边缘和斜坡处的图像⽐较发亮。
2. 电镜的固有缺陷有哪⼏种？像闪是怎样产⽣的？球差，⾊差，衍⾊差，像闪。
极⾰化材料加⼯精度，极⾰化材料结构和成分不均匀性影响磁饱和，导致场的不均匀性造成像闪。
实验四DSC，DTA1.解释DSC和DTA测试原理的差异DTA是测量试样和参⽐物的温度差，⽽DSC使试样和参⽐物的温度相等，⽽测的是维持试样和参⽐物的温度相等所需要的功率DTA：测温差，定性分析，测温范围⼤，灵敏性低DSC：测能量差，定量分析，精度⾼，测温范围⼩（相对DTA）灵敏度⾼2.同⼀聚合物样品，TGA测试得到样品分解温度及分解步骤有差异，可能原因是什么？1，通⼊⽓体的种类即⽓氛不同，N2不参与反应，热效应⼩，影响不⼤；2升温速率不同，如果升温速率太快反应温度就会不均匀不能得到准确的峰，相反，试量少⼀些温度会相对均匀，就可以得到尖锐的峰形和相对准确的峰温；3，实验开始时仪器的校准不准确；4样品⽤量的多少，⽤量多⼀点好，在侧重感相同的情况下，可以得到较⾼的相对精度。
《高分子材料》课后习题参考
1绪论Q1.总结高分子材料(塑料和橡胶）在发展过程中的标志性事件:（1）最早被应用的塑料（2）第一种人工合成树脂（3）是谁最早提出了高分子的概念（4）HDPE和PP的合成方法是谁发明的（5）是什么发现导致了近现代意义橡胶工业的诞生？1.（1）19世纪中叶，以天然纤维素为原料，经硝酸硝化樟脑丸增塑，制得了赛璐珞塑料，被用来制作台球。
（2）1907年比利时人雷奥·比克兰德应用苯酚和甲醛制备了第一种人工合成树脂—酚醛树脂（PF），俗称电木。
（3）1920年，德国化学家Dr.Herman.Staudinger首先提出了高分子的概念（4）1953年，德国K.Ziegler以TiCl4-Al(C2H5)3做引发剂，在60～90℃，0.2～1.5MPa条件下，合成了HDPE；1954年，意大利G.Natta以TiCl3-AlEt3做引发剂，合成了等规聚丙烯。
两人因此获得了诺贝尔奖。
（5）1839年美国人Goodyear发明了橡胶的硫化，1826年英国人汉考克发明了双辊开炼机，这两项发明使橡胶的应用得到了突破性的进展，奠定了现代橡胶加工业的基础。
Q2.树脂、通用塑料、工程塑料的定义。
化工辞典中的树脂定义: 为半固态、固态或假固态的不定型有机物质, 一般是高分子物质, 透明或不透明。
无固定熔点, 有软化点和熔融范围, 在应力作用下有流动趋向。
受热、变软并渐渐熔化, 熔化时发粘, 不导电, 大多不溶于水, 可溶于有机溶剂如乙醇、乙醚等, 根据来源可分成天然树脂、合成树脂、人造树脂, 根据受热后的饿性能变化可分成热定型树脂、热固性树脂, 此外还可根据溶解度分成水溶性树脂、醇溶性树脂、油溶性树脂。
通用塑料: 按塑料的使用范围和用途分类, 具有产量大、用途广、价格低、性能一般的特点, 主要用于非结构材料。
常见的有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）。
工程塑料：具有较高的力学性能, 能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件, 并在此条件下长时间使用的塑料, 可作为结构材料。
高分子材料性能学
第一章------第五章1.力学性能：指高聚物受外力作用时的形变行为及其抗破损的性能，它包括弹性、塑性、强度、蠕变、松弛和硬度等。
2.应变（形变）：当材料受到外力作用时，它所处的条件又不能产生惯性移动时，其几何形状会发生变化，这种变化就称为应变。
3.应力：定义单位面积上的附加内力为应力，其数值与单位面积上所受的外力相等。
Pa在切应力作用下发生切应变，在正应力作用下材料发生拉伸或压缩形变。
4.对各向同性的材料有三种基本类型的形变：简单切变、均匀压缩、简单拉伸。
5.弹性模量：常简称为模量，是单位应变所需应力的大小，是材料刚性的表征。
杨氏模量的倒数称为拉伸柔量，切变模量的倒数称为切变柔量，本体模量的倒数称为可压缩度。
6.泊松比：υ=横向应变/轴向应变7.高分子材料分子热运动的特点：（1）运动单元和模式的多重性：从运动单元来说，可以分为链节运动、链段运动、侧基运动、支链运动、晶区运动以及整个分子链运动等。
从运动方式来说，有键长、键角的变化，有侧基、支链、链节的旋转和摇摆运动，有链段绕主链单键的旋转运动，有链段的跃迁和大分子的蠕动等。
（2）大分子运动的时间依赖性：高分子材料从一种平衡状态通过分子运动而转变到另一种平衡状态是需要时间的，这种时间演变过程称作松弛过程，所需时间称松弛时间。
（3）分子运动的温度依赖性：一般规律是温度升高，各运动单元热运动能力增强，同时由于热膨胀，分子间距增加，材料内部自由体积增加，有利于分子运动，使松弛时间缩短。
8.A-玻璃态B-过渡区（玻璃化转变温度）C-高弹态D-过渡区（粘流转变区）E-粘流态Tb-脆化温度Tg-玻璃化温度Tf-粘流温度9.交联聚合物由于分子链间存在交联化学键，限制了整链运动，因此其特点是不溶、不熔。
10.在拉伸过程中，高分子链的运动经过以下阶段：（1）弹性形变（2）强迫高弹形变（3）塑性形变（永久形变）（凡是弹性变形都是可逆变形）、11.能弹性：由内能变化为主导致的弹性变形称为能弹性；熵弹性：由熵变化为主导致的弹性称为熵弹性。
高分子物理简答题整理
15 聚合物流动过程中会产生哪些弹性效应？如何减小它们带来的不利影响？ 答：主要有法向应力效应，挤出物胀大现象和不稳定流动（或熔体破裂）现象。 减小的措施： （1）升高模具温度，缩短松弛时间，加快弹性恢复； （2）采用较低的流速，降 低剪切力， 减轻弹性效应； （3） 合理设计流道几何形状； 避免尺寸突然变化， 减轻拉伸流动。 增加流道长径比，以利于弹性形变充分松弛。 （4）采用热处理工序，在接近 Tg 温度下将制 品放置一段时间，使弹性形变尽可能恢复，消除内应力。
高分子物理简答题整理
聚合物的黏弹性
1. 什么是黏弹性？ 答： 聚合物的形变的发展具有时间依赖性， 这种性质介于理想弹性体和理想黏性体之间， 称为黏弹性。黏弹性是一种力学松弛行为。 2.（1）分别举两例说明聚合物弹性中伴随有黏性（称为黏弹性）和黏性中伴有高弹性（称 为弹黏性）的现象。 答：橡胶的应力松弛是黏弹性，橡胶拉伸断裂后有永久残余形变也是黏弹性；而挤出物胀大 效应和爬杆效应是弹黏性。 （2）分别说明橡胶弹性中和聚合物黏性熔体中带有弹性的原因。 答：橡胶分子量构象改变时需要克服摩擦力，所以带黏性。聚合物分子链质心的迁移是通过 链段的分段运动实现的，链段的运动会带来构象的变化，所以高分子黏性熔体带黏性。 （3）成型加工中如何降低降低橡胶的黏性和聚合物熔体的弹性？ 答：降低橡胶黏性的方法是适度交联。在成型加工中减少成型制品中的弹性成分的方法是： 提高溶体温度，降低挤出速率，增加口模长径比，降低相对分子质量，特别要减少相对分子 孩子量分布中高相对分子质量尾端。 3.为什么说作用力的时间与松弛时间相当时，松弛现象才能被明显的观察到？ 答：当作用力的时间比松弛时间短的多时，运动单元根本来不及运动，因此聚合物对外 力作用的响应可能观察不到。当作用力的时间比松弛时间长的多时，运动单元来得及运动， 也无所谓松弛。 只有当作用力的时间与链段运动的松弛时间同数量级时， 运动单元可以运动， 又不能完全跟得上，分子链通过链段运动逐渐伸展，形变量比普弹形变大得多，松弛现象才 能被明显的观察到。 类似的也有： 普遍现象与温度的高低和外力的大小有关，温度过低，外力太小时，形变很小而且发展 很慢，在短时间内不易觉察蠕变现象；温度过高，外力过大时，形变发展过快，也感觉不出 蠕变现象；只有在高聚物的 Tg 附近及适当的外力作用下，链段既可以运动，但运动时受到 的内摩擦力又较大，因而只能较缓慢地运动，这时可以观察到明显的蠕变现象。 应力松弛与温度有关，如果温度远远超过 Tg，此时链段运动时受到的内摩擦力很小， 应力很快就松弛掉了，几乎觉察不到。如果温度比 Tg 低得多，虽然链段受到很大的内力作 用，但是由于内摩擦阻力很大，链段运动困难，应力松弛很慢，也不容易被觉察。只有温度 在玻璃化温度附近的几十度范围内，应力松弛现象最为明显。 影响高聚物的滞后现象的因素：本身的化学结构，刚性分子的滞后现象较小，而柔性分 子滞后现象很严重。外界条件，如果外力变化的频率低，链段运动能跟得上外力的变化，滞 后现象就很小，如果外加变化频率很高，链段根本来不及运动，滞后现象很小，只有外力变 化的频率适中时，链段既可以运动，但又跟不上应力的变化，才出现较明显的滞后现象。改 变温度也会产生类似的影响。 在外力频率不变的情况下， 温度很高时， 链段运动变得很容易， 应变几乎不滞后于应力的变化，温度很低时，链段运动速度很慢，在应力变化的时间内形变
高聚物的力学性能
●相对分子质量及分布对强度的影响
规律：强度随相对分子质量的增大而增加，分布宽窄影响不大，但低聚物部分增加时，因低分子部分发生分子间断裂而使强度下降。
●低分子掺合物对强度的影响
规律：低分子物质的加入降低强度。
▓实例增塑剂的加入能降低强度，但对脆性高聚物而言，少量加入低分子物质，能增加强度。
●交联对强度的影响
规律：适度交联增加强度，但过度交联，在受外力时，会使应力集中而降低强度。
▓实例橡胶的适度交联。
●结晶对强度的影响
规律：结晶度增大，强度增加，但材料变硬而脆；大球晶增加断裂伸长率，小球晶增加韧性、强度、模量等；纤维状晶体强度大于折叠晶体强度。
▓实例缓慢降温有利形成大球晶，淬火有利形成小球晶。
●取向对强度的影响
规律：取向能增加取向方向上材料的强度。
§5高聚物的力学性能
特例：以橡胶为改性剂，提高高聚物材料抗冲击性能。
对橡胶的要求：玻璃化温度必须远低于使用温度；橡胶不溶于刚性高聚物而形成二相；两种高聚物溶解行为上相似，有利于相互黏着。
若三条件达不到，加入第三组分。
效果：原脆性高聚物的冲击强度提高5～10倍。
聚合物粘弹性图文题及解答
高聚物普适流动曲线分析第一区域：低切变速率下，曲线斜率n=1，符合牛顿流动定律，称为第一牛顿流动区，该区粘度称为零切粘度η0。
第二区域：随着剪切速率的增大，流动曲线斜率n<1，称为假塑性流动区，该区粘度称为表观粘度ηa，且随着速率增加，表观粘度减少，为高聚物熔体成型加工区域。
第三区域：为高切变速率区，剪切速率上升，此时流动曲线斜率n=1，符合牛顿流动定律，称为第二牛顿流动区，高切变速率区粘度称为无穷切粘度或极限粘度η∞。
一般在实际达不到高切变速率区，因而远未达到这一区域η∞值时，高聚物已经出现不稳定流动。
η0 、ηa、η∞的关系为η0 >ηa >η∞这里可用缠结(entanglement)理论来解释高聚物的流动曲线：①在足够低的剪切速率下，大分子处于高度缠结的拟网状结构，流动阻力大，此时由于很少，虽然缠结结构可部分破坏，但破坏的速率等于形成的速率，故粘度保持恒定的最高值，表现为牛顿流体的流动行为；②当剪切速率增高时，大分子在剪切力作用下发生构象变化，开始解缠结并沿着流动方向取向，随着剪切速率增加，缠结结构被破坏的速率越来越大于其形成的速率，故粘度不为常数，且随着剪切速率增加而减小；③当剪切速率再增大，达到强剪切状态时，大分子中的缠结结构几乎完全被破坏，剪切速率很高，来不及形成新的缠结，取向程度也达到极限状态，大分子的相对运动变得很容易，体系粘度达到恒定的最低值η∞，η∞与拟网状结构不再有关，只和分子本身结构有关。
1. 银纹屈服银纹(craze)：玻璃态高聚物在拉伸应力作用下，某些薄弱环节部位由于应力集中而产生的空化条纹状形变区。
这些条纹状形变区的平面强烈地反射可见光，则材料表面形成一片银色的闪光。
习惯上称为银纹。
相应的开裂现象称为银纹化现象。
银纹在外力作用下若得不到抑制，进一步发展会成为裂缝，导致材料的断裂。
由此可知，银纹是断裂的先导。
影响高聚物及增韧塑料冲击强度的因素（一）高聚物1．高分子结构①高分子链极性增加高分子的极性或产生氢键，虽然可提高拉伸强度，但如果极性基团过密，阻碍链段运动，以致不能实现强迫高弹性变，则冲击强度下降，材料变为脆性。
高分子概论部分习题及答案v1.00(α内测版)
一、1、在表1-2中单体一栏写出相应单体的中文名称。
（书9-10）2、写出英文缩写为PE、PP、PS、PVC、PTFE、PAM、PMMA、PV Ac、PETP、PA-66的中文名称、聚合物形成的反应式，指出结构单元、重复单元。
3、相对平均分子质量为~30万的聚乙烯和聚苯乙烯的平均聚合度分别是多少？PN=M均/M04、列举出10种有商业名称的聚合物。
尼龙-6、锦纶、腈纶、氯纶、丙纶、涤纶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、有机玻璃、ABS、SBS、PMMA、PVC、PS、NR二、1、以过硫酸钾为引发剂，写出丙烯酰胺聚合的引发、增长和偶合终止3个基元反应。
2、以过氧化苯甲酰为引发剂，写出苯乙烯聚合的引发、增长和偶合终止3个基元反应。
3、自由基聚合反应特征？引发慢、快增长、有终止。
体系由单体和聚合物组成，聚合度变化小。
单体转化率随时间提高。
0.1~1%的引发剂可以引发聚合反应，0.01~0.1%的阻聚剂可以终止反应。
4、引发剂浓度、单体浓度以及温度如何影响自由基聚合的速度和分子量？温度升高，聚合速率增大，聚合物的分子量降低。
单体浓度或压力增大使聚合速率和分子量都增大。
引发剂浓度增加，聚合速率增大，平均分子量降低。
5、用下列单体和引发剂进行聚合，说明聚合反应类型，并写出聚合总反应式以及各基元反应式。
(1) 单体：CH2=CHO(n-C4H9); 引发剂：CHCl3 + SnCl4阳离子型聚合反应(2) 单体：苯乙烯; 引发剂：n-C4H9 Li阴离子型聚合反应67、什么是配位聚合？何为定向聚合反应？配位聚合的引发剂特点是什么？单体与配位催化剂的过渡金属活性中心进行“配位络合”，构成配位键后使其活化，进而按离子聚合机理进行增长的聚合过程。
定向聚合反应指能够制备定向高聚物的反应。
配位聚合的引发剂特点是具有特殊定向效能。
8、以丙烯用Al(C2H5)3-TiCl4为引发体系聚合为例，说明配位聚合的机理。
单体与催化剂发生配位化合，经过渡态，单体“插入”活性链与催化剂之间，使活性链增长。
高分子材料的力学性能
4 交联
交联可以提高材料抗蠕变能力，提高断裂强度。
适度交联强度增加；
过度交联将使材料变脆弱
橡胶的拉伸强度与交联剂用量的关系
5 取向
取向使力学性能产生各向异性，在取向方向得到增强 对于脆性材料，平行于取向方向的强度、模量和伸长 率提高，垂直于取向方向的强度和伸长率降低。 对于塑性、易结晶材料，在平行于取向方向的强度、 模量提高，在垂直于取向方向的强度下降，伸长率增大。
锐口的小裂缝甚至比钝口的较大缺陷造成更大的应力 集中
8 填料和增塑剂 惰性填料增强作用： E E0 1 A B
（1+AΦ+BΦ2）倍，这种现象称为体积效应，
2
在较低的填充范围内，填充后的高聚物其弹性模量可提高
也称为增强体积分数。当超出一定的用量范围，拉伸
强度和模量均明显下降
化学键破坏
分子间滑脱
范德华力或
氢键破坏
理论强度的计算
1.化学键
举例：共价键的键能为335～378KJ/mol（5～610-19J/键）
键长1.5埃，两个原子的相互吸引力f＝w/d＝3～410-9N/
键，对聚乙烯分子截面为2010－20m2则可以计算最大理论 强度：21010N/m2，而实际的抗张强度仅为108N/m2。 原因：实际的聚合物达不到那种完全规整的水平，存在应 力集中（杂质，小裂纹，空隙，缺口）的缺点。
0
E Ex h
理论强度
EG0 th 2h p
p
1/ 2
各向同性高聚物，
σb约为E/50~E/100
大多数固体材料的理论E间的关系：
th E 10
表 4-1 实际拉伸强度与理论强度的比较
影响强度的因素
0 2 4 6 8 10 t×103,h
聚碳酸酯蠕变曲线与作用力的关系
§6-4 高聚物的松弛性质（松弛现象）
●松弛时间（relaxation time） 完成松弛过程所需要的时间为松弛时间，一般用τ表示。
Ae RT
◆τ-松弛时间； ◆A-常数； ◆μ-重排位能； ◆R-气体常数； ◆T-绝对温度。增塑加入，有利于应力松弛和来自变发展。▓实例12
3
100℃
蠕
变
量
22℃
%
0
4
8
t×103,h
聚砜蠕变曲线与温度的关系
4
总
伸
5
长 6
7
t
高聚物材料蠕变曲线
T一定：1→7减小应力 σ一定：1→7降低温度
0.04 蠕 变 0.03 量 % 0.02
100℃
0.01
19.5MPa 15.6MPa
7.8MPa 3.9MPa
29.75%
0
200 t/h
400
天然橡胶的压缩蠕变曲线和回弹
§6-4 高聚物的松弛性质（松弛现象）
▲各类型与结构、应用的对应关系
蠕变
停止型 稳变型 增长型
结构、应用 常温玻璃态，用于工程塑 料的非晶、结晶高聚物
常温高弹态，用于 橡胶的非晶高聚物
常温黏流态 非晶高聚物
停止型 应力松弛
减小型
▲蠕变与应力松弛的关系 相同点：蠕变与应力松弛的本质一样，都是分子链运动的结果。 不同点：运动条件不同。从应力松弛来看，在 作用下，分子链发生运动，导致分
1.1 低压聚乙烯
晶态聚丙烯 1.0
0.9 lgtE(t),h
0.8
高压聚乙烯 非晶态聚丙烯
高分子材料相关试题
高物部分1.为什么聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的T g差不多，但聚苯乙烯比聚甲基丙烯酸甲酯脆？2.为什么聚氯乙烯成型加工时要添加稳定剂？举一种稳定剂实例，并说明稳定机理。
3.要使脆性较大的非晶态聚合物增韧，而又不至于过多地降低材料的模量和强度，宜采用什么方法？举例说明。
4.画出非晶态聚合物的应力-应变曲线，曲线可分为五个阶段，给出每个阶段的名称，解释分子运动机理，并说明几个重要指标及其物理意义。
5.分析影响聚合物强度的因素有哪些？6.试讨论提高聚合物抗张强度及冲击强度的途径。
7.为什么聚四氟乙烯至今找不到合适的溶剂？8.为什么结晶聚合物是不透明的活半透明的，而非晶聚合物是透明的？9.如何改善结晶聚合物的透明性？10.试述全同立构聚丙烯和无规立构聚丙烯两者的聚集态结构、密度和溶解性的差异，并在同一坐标中画出两盒在室温拉伸时的应力-应变曲线示意图。
11.在同一坐标内画出聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS）的熔体黏度与温度关系的示意图。
12.分子链的对称性和立构规整性对聚合物聚集态结构的形成有何影响？举例说明。
13.聚合物共混时，其热力学相容的条件是什么？为什么说绝大多数高分子共混体系属于热力学不相容体系？14.结晶对结晶性聚合物的光学性能有何影响？如何提高结晶聚合物的透明性？15.结晶聚合物的分子链的取向对其结晶有什么影响？16.什么时聚合物的黏流温度？聚合物成型加工时，如何综合考虑聚合物的黏流温度和分解温度的影响？17.为什么结晶聚合物的熔融时，有熔限？影响高分子的熔点因素有哪些？18.两种聚合物共混时，两者的黏度如何影响共混物的形态？19.什么是牛顿流体和假塑性流体，高分子熔体属于哪一类？20.说明增溶剂在聚合物共混改性中的作用。
21.聚合物共混过程中，产生相分离的两种主要机制是什么？对共混物的形态有什么影响？22.用偏光显微镜观察球晶结构时，其特征是什么，由此分析球晶的光学性质。
23. 特种工程塑料聚合物一般分子主链均含有大量的芳环，与通用塑料相比，其玻璃化转变温度、粘流温度及拉伸强度会呈现什么样的特点。
影响高聚物拉伸强度的因素.
③取向：可使材料强度提高几倍～几十倍，对纤 维和薄膜，取向是提高性能必不可少的措施。
原因：取向后分子沿外力的方向有序排列，断裂时主 价键比例增大，而使聚合物强度提高。 注意：当外力与取向方向平行，强度高，垂直，强度 低。
（3）应力集中物
❖应力集中物主要是指材料中的裂缝、空隙、缺口、银纹 和杂质。受力时，这些缺陷附近范围应力急剧增加，可 达平均应力值几十倍至几百倍，导致材料破坏。
值得指出的是：极性基团密度过大或取代基过大，虽 然强度有所提高，但链运动受到阻碍，不能产生强迫高 弹形变，呈脆性。
b. 高分子链刚性增加，强度增加，韧性下降，故主 链或侧基含有芳杂环结构的聚合物强度和模量比 脂肪族主链要高。如
PS：35.2~60MPa > PE：24.5MPa
c. 支化：支化破坏了链的规整性使结晶度降低，还 增加了分子间距离分子间作用力减少，都使强度 下降。如
《高 分 子 物 理 》
课程团队：李彩虹 余旺旺 栗娟 苏珺
影响高聚物拉伸强度的因素
1. 聚合物结构
1、结构因素 2、外在条件
（1）高分子链结构
a．高分子材料强度上限取决于主链化学键力和分子链间 作用力，增加极性或形成氢键可提高强度。
HDPE σt=21.6~38.2MPa PVC σt= 49MPa 尼龙610 σt= 58.8MPa（极性和氢键）
极性基团或氢键 主链上含芳杂环结构 适度的交联 结晶度大 取向好 加入增塑剂 缺陷存在
拉伸强度t
高
低
Thank You！
（2）温度 ❖当时间一定时，升高温度，链段活动容易，屈服应
力降低，屈服强度低。相反降低温度会使材料的链 段运动能力降低，材料在更高的外力下发生脆性断 裂。
高分子物理考研复试题及答案
判断题1 结晶性聚合物不一定总是形成结晶聚合物（√）交联前的线性聚合物是结晶性聚合物,交联度不太大时,有结晶能力，但随交联度增大,结晶能力减小;当交联度太大时,丧失结晶能力需要结晶条件5.不能通过改变高分子的构象提高高分子的等规度。
（√）高分子的等规度是由分子的化学结构决定的，要改变改变高分子的等规度必须改变高分子的构型。
06年判断题：1.双酚A型聚碳酸酯是结晶性聚合物，所以一定形成结晶聚合物（×）原因：交联前的双酚A型聚碳酸酯聚合物是结晶性聚合物,交联度不太大时,有结晶能力，但随交联度增大,结晶能力减小;当交联度太大时,丧失结晶能力需要结晶条件8.尼龙1010，尼龙66，尼龙610这三种尼龙熔点最高的是尼龙66(√)氢键密度1影响高分子柔顺性的因素有哪些？聚乙烯单个分子的柔顺性很好，为什么高聚物不能作为橡胶使用而作塑料用？答：(1) 影响高分子的柔顺性有那些因素:○1高分子主链结构中键长越长，键角越大或含有孤立双键，单键内旋转越容易，高分子的共轭双键，芳杂环，典型刚性键，高分子的柔顺性较差（体积）○2侧基的极性越大，柔顺性越差，若含有氢键时，柔顺性更差，侧基的刚性越大，柔顺性越差，但沿主链刚性侧基密度增大，柔顺性更差（体积）○3分子量越大分子链的柔顺性越好○4高分子发生交联，交联度不大时，对柔顺性影响不大，交联度太大时，分子链失去柔顺性○5高分子的聚集态结构决定高分子的柔顺性能否表现出来○6温度越高，外力越大，分子链的柔顺性越好;外力作用速度越大，分子链的柔顺性越难表现出来，加入溶剂，分子链的柔顺性较好，但还与外界条件有关（2）对称，柔性越大，分子结构越规整，但同时结晶能力越强，高分子一旦结晶，链的柔顺性就表现不出来，聚合物呈现刚性，聚乙烯的分子链是柔顺的，但由于结构规整，很容易结晶，失去弹性，所以聚乙烯聚合物能够作塑料用不能作橡胶用。
2.作出下列高聚物的温度—形变曲线，标出各特征温度，并简要说明。
塑料的冲击强度的影响因素.
2
分子结构 分子链键强度
分子链运 动单元
分子结构对冲击 强度的影响
相对分 子
柔性分子链的链段平均长度较小，链段运动较激烈，受冲击 时通过链段运动将冲击能量分散到较大的体积内，并且易被链
段运动所吸收转化为热能，故抗冲击性能较好。
刚性分子链的链段平均长度较大，链段运动较弱，受冲击 时，难以将冲击能通过链段运动较快地转移分散，容易产生能 量集中，并从弱键或损伤处断裂，故冲击强度低。
分子链的运动单元
分子链运动单元的多重性对材料的冲击强度有影响。主
链链节的曲柄运动引起的γ-转变，使主链有一定程度的活动
性，因此呈现一定的韧性。如PE、PTFE和PA等；
聚芳砜
具有特殊链节产生较大的β-转变，也呈现一定的韧性。
如：PC和聚芳砜等，
聚芳砜
分子结晶和取向 冲击强度随结晶度的增加或球晶的增大而降低，如HDPE(结晶度 70-80％)的冲击强度只有LDPE（结晶度约为50％）冲击强度的1/5。 当冲击力与分子链取向方向平行，冲击强度较高；当冲击力与 取向方向垂直，则冲击强度较低。 相对分子质量
4
试样缺口与应力集中物
有缺口试样的抗冲强度远小于无缺口试样。 有缺口试样已存在表观裂纹，冲击破坏吸收的能量主要用于裂 纹扩展。另外缺口本身有应力集中效应，缺口附近的高应力使局部 材料变形增大，变形速率加快，材料发生韧-脆转变，加速破坏。缺 口曲率半径越小，应力集中效应越显著。 其它应力集中物（如杂质、空隙等）的存在，也会使冲击强度明 显下降。
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塑料冲击强度的影响因素
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主要内容
1
主要因素
实验聚合物材料的冲击强度测定
实验5 聚合物材料的冲击强度测定1. 实验目的（1）测定塑料的冲击强度，并了解其对制品使用的重要性。
（2）了解冲击实验机原理，学会使用冲击实验机。
2. 实验原理冲击强度(Impact Strength)是高聚物材料的一个非常重要的力学指标，它是指某一标准样品在每秒数米乃至数万米的高速形变下，在极短的负载时间下表现出的破坏强度，或者说是材料对高速冲击断裂的抵抗能力，也称为材料的韧性。
近年来在高聚物材料力学改性方面的研究非常活跃，其中一个主要目的是如何增加材料的冲击强度，即材料的增韧。
因此冲击强度的测量无论在研究工作还是在工业应用中都是不可缺少的。
一般冲击强度可用下列几种方法进行测定：摆锤式冲击弯曲实验―包括简支梁型和悬臂梁型，落球式冲击实验，高速拉伸冲击实验。
简支梁型冲击试验是摆锤打击简支梁试样的中央；悬臂梁法则是用摆锤打击有缺口的悬臂梁试样的自由端。
摆锤式冲击试验试样破坏所需的能量实际上无法测定，试验所测得的除了产生裂缝所需的能量及使裂缝扩展到整个试样所滞的能量以外，还要加上使材料发生永久变形的能量和把断裂的试样碎片抛出去的能量。
把断裂试样碎片抛出的能量与材料的韧性完全无关，但它却占据了所测总能量中的一部分。
试验证明，对同一跨度的试验，试样越厚消耗在碎片抛出的能量越大。
所以不同尺寸试样的试验结果不好相互比较。
但由于摆锤式试验方法简单方便，所以在材料质量控制、筛选等方面使用较多。
落球式冲击试验是把球、标准的重锤或投掷枪由已知高度落在试棒或试片上，测定使试棒或试片刚刚够破裂所需能量的一种方法。
这种方法与摆锤式试验相比表现出与实地试验有很好的相关性。
但缺点是如果想把某种材料与其他材料进行比较，或者需改变重球质量，或者改变落下高度，十分不方便。
评价材料的冲击强度最好的试验方法是高速应力－应变试验。
应力－应变曲线下方的面积与使材料破坏所需的能量成正比。
如果试验是以相当高的速度进行，这个面积就变成与冲击强度相等。
第八章屈服与强度 课后习题
第八章屈服与强度一、思考题1．玻璃态高聚物及结晶高聚物的拉伸应力—应变曲线一般可分为哪几个形变特征区段？强迫高弹性变为何又称为表现塑性形变？2．高聚物的屈服点有哪些特征？3．什么是银纹化？银纹和裂纹有何不同？4．高聚物的宏观断裂形式有哪些？从哪些方面可以区分脆性断裂和韧性断裂？实验条件如何影响这两种断裂形式的相互转变？5．何谓高聚物的强度？说出几种强度的名称及其所代表的含义？6．影响高聚物拉伸强度的因素有哪些？它们对强度有什么样的影响？7．常用的高聚物冲击性能实验及冲击试样有哪些？8．橡胶增韧塑料的增韧机理是什么？9．影响高聚物及增韧塑料冲击强度的因素有哪些？你认为可以通过哪些途径来提高高聚物的冲击强度？10．高聚物的理论强度与实际强度相差巨大，试分析其原因。
二、选择题1．关于聚合物中的银纹，以下哪条不正确？（）①使透明性增加②使抗冲击强度增加③加速环境应力开裂2．下列高聚物中拉伸强度较低的是( )①线形聚乙烯②支化聚乙烯③聚酰胺63．当聚合物的相对分子质量增加时，以下哪种性能减小或下降？（）①抗张强度②可加工性③熔点4．对于橡胶，拉伸模量是剪切模量的（）倍。
① 2 ② 3 ③ 45．聚碳酸酯的应力—应变曲线属于以下哪一种？（）①硬而脆②软而韧③硬而韧6．高聚物的拉伸应力—应变曲线中哪个阶段表现出强迫高弹性？( )①大形变②应变硬化断裂7．高聚物的结晶度增加，以下哪种性能增加？（）①透明性②抗张强度③冲击强度8．随着聚合物结晶度的增加（）①抗张强度增加②抗冲强度增加③抗张强度减小④抗冲强度减小9．非结晶性高聚物的应力—应变曲线一般不存在以下哪个阶段？（）①屈服②细颈化③应变软化10．在什么温度范围内，非晶线型高聚物才有典型的拉伸应力—应变曲线？（）①T b＜T＜T g ②T g＜T＜T f③T g＜T＜T m11．有3种ABS，每一种都有两个Tg值，试估计这三种ABS在-20时的韧性最大的为（）①T g1=-80℃，T g2=100℃②T g1=-40℃，T g2=100℃③T g1=0℃，T g2=100℃三、判断题(正确的划“√”，错误的划“×”)1．同一高聚物在不同的温度下，测定的断裂强度相同。
高分子物理银纹现象详解演示文稿
第六页，共20页。
共聚、共混改性效果
采用丁二烯与苯乙烯共 聚得到高抗冲聚苯乙烯； 采用氯化聚乙烯与聚氯乙 烯共混得到硬聚氯乙烯韧 性体，都将使基体的抗冲 强度提高几倍至几十倍。
橡胶增韧塑料已发展为 十分成熟的塑料增韧技术 ，由此开发出一大批新型 材料，产生巨大经济效益 。
第九页，共20页。
（三）高分子材料的增韧改性
1、 橡胶增韧塑料的经典机理
橡胶增韧塑料的效果是十分明显的。无论脆性塑料或韧性塑 料，添加几份到十几份橡胶弹性体，基体吸收能量的本领会大 幅度提高。尤其对脆性塑料，添加橡胶后基体会出现典型的脆韧转变。
关于橡胶增韧塑料的机理，曾有人认为是由于橡胶粒子本 身吸收能量，橡胶横跨于裂纹两端，阻止裂纹扩展；也有人 认为形变时橡胶粒子收缩，诱使塑料基体玻璃化温度下降。
对聚乙烯、聚丙烯等高结晶度材料，当结晶度为40-60%时，由于 材料拉伸时有屈服发生且断裂伸长率高，韧性很好。结晶度再 增高，材料变硬变脆，抗冲击韧性反而下降。这是由于结晶使 分子间相互作用增强，链段运动能力减弱，受到外来冲击时， 材料形变能力减少，因而抗冲击韧性变差。
从结晶形态看，具有均匀小球晶的材料抗冲击韧性好，而大球 晶韧性差。球晶尺寸大，球晶内部以及球晶之间的缺陷增多， 材料受冲击力时易在薄弱环节破裂。
研究表明，形变过程中橡胶粒子吸收的能量很少，约占总吸收能
量的10%，大部分能量是被基体连续相吸收的。另外由橡胶收 缩引起的玻璃化温度下降仅10℃左右，不足以引起脆性塑料在室
温下屈服。
第十页，共20页。
Schmitt和Bucknall等人根据橡胶与脆性塑料共混物在低于塑料 基体断裂强度的应力作用下，会出现剪切屈服和应力发白现象； 又根据剪切屈服是韧性聚合物（如聚碳酸酯）的韧性来源的观点 ，逐步完善橡胶增韧塑料的经典机理。
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②支化：分子链支化程度提高，σt下降，但冲击强度σi 提高。如： σi（LDPE）>σi（HDPE） ③交联 适度交联，可提高拉伸强度和冲击强度。如 PE交联 后，σi提高3~4倍，在-40℃时，甚至提高18倍以上。 （交联均匀载荷作用）
④结晶 高聚物结晶度增高和球晶尺寸的增加，冲击强度和断 裂伸长率将下降，甚至表现为脆性。 ⑤取向 聚合物经适当的双轴取向后，冲击强度提高。（分子 分布更均匀，避免了薄弱部位） ⑥增塑剂 增塑剂加入高聚物后，链段运动能力增强，冲击强度 提高，但材料的拉伸强度和模量下降较大。
•强度 ——分子间作用力 ——分子链柔顺性 •延展性 极性基团或氢键 有支链结构 适度交联 结晶度大 韧性
好 好
差
差
双轴取向
加入增塑剂
好 好 好 好
差 差 差 差
ห้องสมุดไป่ตู้
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2. 温度和外力作用速度
①温度 冲击试验中，温度对材料的冲击强度影响很大，随 温度升高，冲击强度逐渐增加，到接近 Tg时，冲击 强度迅速增加，如PS室温下脆性大，到Tg附近变成 一种韧性材料。但热固性聚合物的冲击强度受温度 影响较小。 ②外力作用速度 外力作用时间长，冲击强度提高。相当于提高温度。
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课程团队：李彩虹 余旺旺 栗娟 苏珺
影响高聚物冲击强度的因素
材料在受冲击载荷时材料发生破坏（断裂），其韧性 大小取决于材料吸收冲击能量大小和抵抗裂纹扩展的 能力。 1．高分子结构 ①高分子链结构 增加高分子的极性或产生氢键，虽然可提高拉伸强度。 但如果极性基团过密，阻碍链段运动，以致不能实现 强迫高弹性变，则冲击强度下降，材料变为脆性。