高分子物理-第八章
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高分子物理第八章
dU =TdS-PdV+fdl
dG=VdP-SdT+fdl
dG=VdP-SdT+fdl
(1) 恒温恒压， i.e. T, P不变，dT = dP =0 G dG fdl , f l T , P
(2) 恒压恒长， i.e. P, l不变, dP = dl =0
G dG SdT , S T P,l
应力 Stress
f 1 1 NkT ( 2 ) A0 A0 l0
橡胶状态方程1
N1kT (
1
) 2
N1=N/(A0l0)
单位体积内的网链数
橡胶状态方程 2
N1 Mc NA
NA: Avogadro’s number
M c - 交联点间链的平均分子量
Silicone putty test 粘弹性材料测试
Whether the silicone putty behaves viscous or elastic depends on the time
short long
材料的粘、弹基本概念
材料对外界作用力 的不同响应情况 恒定力或形变-静态 变化力或形变-动态
fdl
f
f
dU – 体系内能Internal energy变化 δQ – 体系吸收的热量 膨胀功 PdV 拉伸功
δW = PdV - fdl
假设过程可逆
热力学第二定律
δQ=TdS
dU =TdS - PdV+fdl
橡胶在等温拉伸中体积不变， 即 dV=0
dU = TdS + fdl
U S 对l求偏导 =T + f l T,V l T,V
dG=VdP-SdT+fdl
dG=VdP-SdT+fdl
(1) 恒温恒压， i.e. T, P不变，dT = dP =0 G dG fdl , f l T , P
(2) 恒压恒长， i.e. P, l不变, dP = dl =0
G dG SdT , S T P,l
应力 Stress
f 1 1 NkT ( 2 ) A0 A0 l0
橡胶状态方程1
N1kT (
1
) 2
N1=N/(A0l0)
单位体积内的网链数
橡胶状态方程 2
N1 Mc NA
NA: Avogadro’s number
M c - 交联点间链的平均分子量
Silicone putty test 粘弹性材料测试
Whether the silicone putty behaves viscous or elastic depends on the time
short long
材料的粘、弹基本概念
材料对外界作用力 的不同响应情况 恒定力或形变-静态 变化力或形变-动态
fdl
f
f
dU – 体系内能Internal energy变化 δQ – 体系吸收的热量 膨胀功 PdV 拉伸功
δW = PdV - fdl
假设过程可逆
热力学第二定律
δQ=TdS
dU =TdS - PdV+fdl
橡胶在等温拉伸中体积不变， 即 dV=0
dU = TdS + fdl
U S 对l求偏导 =T + f l T,V l T,V
【高分子物理进展】第6讲_分子链运动学
0
b2 kT
根据聚合物链均方末端距的普适表达式 间改写为：
R ，b可N 将v Rouse链的弛豫时
R
kT
NR2
kT
b2 N12v
0 N12v
对于理想链，其Rouse模型的弛豫时间为： R 0 N 2
Rouse于1953年，通过精确计算得到了理想链的Rouse弛豫时间：
RLeabharlann b2 62kTN2
其摩擦力为：
Z sR
由Einstein公式可得Zimm链的扩散系数为：
kT kT kT
DZ
Z
sR sbN v
8
用Zimm模型描述的聚合物链的弛豫时间：
根据聚合物链均方末端距的普适表达式
时间（亦称Zimm弛豫时间）：
Z
R2 Dz
s kT
R3
sb2 kT
N 3v
0 N 3v
R ，b可N 得v 到Zimm链的弛豫
结合上式可得到扩散系数与物体尺寸的Stokes－Einstein公式：
D kT
6 R
通过测定扩散系数得到的物体尺寸为流体力学尺寸：
Rh
kT
6 D
4
聚合物链的Rouse运动模型
Rouse模型
第一个成功地描述聚合物链分子运 动的数学模型；
Rouse模型将由N个尺寸为b的单元组 成的聚合物链描述为：由长度为b的 弹簧将N个球形物体串连形成的弹簧 珠串。
10
特性粘度的物理意义
几种与特性粘度有关的重要的粘度概念：
相对粘度（relative 增比粘度（specific
f v
摩擦系数定义式
D kT
R2 R2
D kT
6R
高分子物理(第三版)第八章--高分子的高弹性和黏弹性
14
补充材料：
The definition of rubber
定义：施加外力时发生大的形变，外力除去后可以恢 复的弹性材料。
高分子材料力学性能 的最大特点
高弹性
粘弹性
15
橡胶：
补充材料：
世界上通用的橡胶的定义引自美国的国家标准ASTM-D1566 (America Society of Test and Material)。
丙烯腈
31
－－ －－
－－ －－ －－ －－
橡胶示例
HH CC HH
乙烯
<50%
HH CC CH3 H
丙烯
>50%
乙丙橡胶
32
橡胶示例
CH3 CH3－Si
CH3
CH3 O－Si
CH3
CH3 O-Si－CH3 n CH3
硅橡胶
33
物理交联， 玻璃区或晶 区作为交联 点
Polystyrene Polybutadiene Polystyrene 34
7
8. 高分子的高弹性和黏弹性
8.1 高分子的高弹性及热力学分析 前言：
线型大分于链交联成无限交联网络的示意图
非晶态聚合物在玻璃化温度以上时处于高弹态。
高弹态的高分子链段有足够的自由体积可以活动，当它们受到外力后，
柔性高分子链可以伸展或蜷曲，能产生很大变形，甚至超过百分之几
百。
8
如果将高弹态的聚合物进行化学交联，形成交联网络，它的特点 是受外力后能产生很大的变形，但不导致高分子链之间产生滑移，因 此外力除去后形变会完全回复，这种大形变的可逆性称为高弹性。
5
Dashpot---粘壶 Kinetic equation---运动方程 Creep Analysis---蠕变分析 Boltzmann’s superpositon---波尔兹曼叠加原理 shift factor ---移动因子 Dynamic viscoelasticity---动态粘弹性 Torsional Pendulum---扭摆法 Dynamic mechanical analysis---动态机械分析，DMA
补充材料：
The definition of rubber
定义：施加外力时发生大的形变，外力除去后可以恢 复的弹性材料。
高分子材料力学性能 的最大特点
高弹性
粘弹性
15
橡胶：
补充材料：
世界上通用的橡胶的定义引自美国的国家标准ASTM-D1566 (America Society of Test and Material)。
丙烯腈
31
－－ －－
－－ －－ －－ －－
橡胶示例
HH CC HH
乙烯
<50%
HH CC CH3 H
丙烯
>50%
乙丙橡胶
32
橡胶示例
CH3 CH3－Si
CH3
CH3 O－Si
CH3
CH3 O-Si－CH3 n CH3
硅橡胶
33
物理交联， 玻璃区或晶 区作为交联 点
Polystyrene Polybutadiene Polystyrene 34
7
8. 高分子的高弹性和黏弹性
8.1 高分子的高弹性及热力学分析 前言：
线型大分于链交联成无限交联网络的示意图
非晶态聚合物在玻璃化温度以上时处于高弹态。
高弹态的高分子链段有足够的自由体积可以活动，当它们受到外力后，
柔性高分子链可以伸展或蜷曲，能产生很大变形，甚至超过百分之几
百。
8
如果将高弹态的聚合物进行化学交联，形成交联网络，它的特点 是受外力后能产生很大的变形，但不导致高分子链之间产生滑移，因 此外力除去后形变会完全回复，这种大形变的可逆性称为高弹性。
5
Dashpot---粘壶 Kinetic equation---运动方程 Creep Analysis---蠕变分析 Boltzmann’s superpositon---波尔兹曼叠加原理 shift factor ---移动因子 Dynamic viscoelasticity---动态粘弹性 Torsional Pendulum---扭摆法 Dynamic mechanical analysis---动态机械分析，DMA
高分子物理第8章第一课解析
1-2 表征材料力学性能的基本物理量
受 简单拉伸
力
F
方
式
l0
F
简单剪切
F θ F
均匀压缩
参数
, ,, , ,
受 外力F是与截面 外力F是与界面 材料受到的 力 垂直，大小相等，平行，大小相 是围压力。 特 方向相反，作用 等，方向相反 点 在同一直线上的 的两个力。
两个力。
应变 应力
张应变：
dW – 体系对 外所做功
对伸长L求偏导得：
(
u l
)T
,V
T
(
S l
)T
,V
f
f
(
u l
)T
.V
T
(
S l
)T
.V
难以测量, 要变换成实 验中可以测量的物理 量
物理意义:外力作用在橡胶上
使橡胶的内能随伸长变化 使橡胶的熵变随伸长变化
f
(
u l
)T
.V
T
(
S l
)T
.V
变换如下： 根据吉布斯自由能
（1）高聚物的高弹性：
是由于高聚物极大的分子量使得高分子链有 许多不同的构象，而构象的改变导致高分子 链有其特有的柔顺性。链柔性在性能上的表 现就是高聚物的高弹性。它与一般材料的普 弹性的差别就是因为构象的改变；形变时构 象熵减小，恢复时增加。内能在高弹性形变 中不起主要作用（它却是普弹形变的主要起 因）
消防服
F1 赛车服
芳纶1313：间位芳香族聚酰胺纤维
形变性能 Deformation
弹性 Elasticity
普弹性 高弹性 High elasticity
黏性 Viscosity
11级高分子物理8 聚合物的高弹性和黏弹性
2019/11/7
7
8.1 高弹性的热力学分析
F H T S u p V T Sd F d u p d V V d p T d S S d T
拉伸过程中，dV=0，恒压下进行，dp=0.
dFfdlSdT
du=TdS+fdl
F/lT,p f
F/T S l,p
F el23h kT 2 0
N
h2h2 0
3N kT h2
1
2 h20
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8.2.1 仿射网络模型
F el23h kT 2 0
N
h2h2 0
3N kT h2
1
2 h20
x lx /lx0 y ly /ly0
将长度为l的试样在f 作用下伸长dl。对于等温可逆过程
du=TdS+fdl
（8－1）
f (ul)T,VT(Sl)Tபைடு நூலகம்V
（8－2）
物理意义：
外力作用在橡胶上，一方面使橡胶的内能随伸长而变化， 另一方面使橡胶的熵随伸长而变化。
或者说，橡胶的张力是由于变形时内能发生变化和熵发 生变化而引起的。
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23
1.蠕变
① 理想的弹性即瞬时的响应
1 / E1
② 推迟弹性形变即滞弹部分
2 （ /E2） (1-et/)
③ 粘性流动
3 （/3）t
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2 / E2
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1.蠕变
( t ) 1 2 3 / E 1 (/ E 2 ) ( 1 e t / ) (/3 ) t
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高分子物理第8章-第二课
如何防止蠕变？
关键：减少链的质心位移
链间作用力强好还是弱好？ 交联好不好？
链柔顺性大好不好？
• 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。
线形和交联聚合物的蠕变全过程
线形聚合物
形变随时间增加而增大， 蠕变不能完全回复
交联聚合物
形变随时间增加而增大， 趋于某一值，蠕变可以 完全回复
线形和交联聚合物的蠕变全过程
蠕变的本质：分子链的质心位移
线形聚合物 交联聚合物
蠕变的影响因素
（1）温度：温度升高，蠕变速率增大，蠕变程度变大 因为外力作用下，温度高使分子运动速度加快，松弛加快 （2）外力作用：外力作用大，蠕变大，蠕变速率高（同于温 度的作用）
2
3
(t )
• 滞后现象：高聚物在交变力作用下， 形变落后于应力变化的现象 • 解释：链段在运劢时要受到内摩擦 力的作用，当外力变化时链段的运 劢还跟丌上外力的变化，形变落后 于应力，有一个相位差，越大，说 明链段运劢愈困难，愈是跟丌上外 力的变化。
• ⑴高聚物的滞后现象不其本身的化 学结构有关：通常刚性分子滞后现 象小（如塑料）；柔性分子滞后现 象严重（如橡胶） • ⑵滞后现象还受到外界条件的影响
• 高聚物受到交变力作用时会产生滞后现象， 上一次受到外力后发生形变在外力去除后还 来丌及恢复，下一次应力又施加了，以致总 有部分弹性储能没有释放出来。这样丌断循 环，那些未释放的弹性储能都被消耗在体系 的自摩擦上，并转化成热量放出。
高分子物理第8章第四课.
• 3.借助于转换因子可以将在某一温度 下测定的力学数据，变成另一温度下 的力学数据，这就是时温等效原理。
• 4.实用意义
通过不同 温度下可以试验测得的力 学性质进行比较或换算，得到有些高 聚物实际上无法实测的结果(PE)
• 由实验曲线 迭合曲线
log E
T1
T2 T3
T4
T5 T6 T7
123
反映材料形变时内耗的程度（粘性）
E" tg
E'
滞后角 力学损耗因子
log E' log E"
tg
tg 损耗因子
E' 储能模量
log 0
E" 损耗模量 log
动态力学分析(DMA)
• 动态力学行为是指材料在振动条件下，即在交 变应力（交变应变）作用下做出的力学响应， 即力学性能(模量、内耗)与温度、频率的关系。
E d 可以变成 d dt
E dt
0 E
当t 0时, 0上式积分.
t 0 1 et / 1 et / E
式中 , 是t 时的平衡形变.
E 蠕变过程的松弛时间, 有时称为推迟时间.
21
模型用途:模拟交联高聚物的蠕变过程.
当F作用到模型上时,由于粘壶的存在,弹簧不能立即被拉开, 只能随着粘壶慢慢被拉开,形变是逐渐发展的.外力除去,由于 弹簧的回复力,整个模型的形ห้องสมุดไป่ตู้也慢慢被回复.所以该过程反 映了蠕变过程中的一种形变—高弹形变
38
.WLF方程的应用意义 • 由于时温等效性，可以对不同温度下测定的结果进行换
算，从而得到一些实验上无法测定的结果。 • 例如在材料的实际使用中，常常提出其室温下使用寿命
高分子物理知识重点(第八章)
第八章 聚合物的屈服和断裂1．概念①．强度：在较大外力的持续作用或强大外力的短期作用下，材料将发生大形变直至宏观破坏或断裂，对这种破坏或断裂的抵抗能力称为强度。
②．脆性断裂：与材料的弹性响应相联系，在断裂前试样断裂均匀，断裂时，裂纹迅速垂直于应力方向，断裂面不显出明显的推迟形变，σ－ε曲线是线性的，ε<5%,断裂能小，由张应力引起的－是键长变化的结果。
③．韧性断裂：屈服点以后的断裂，产生大形变，断面显示外延形变（缩颈的结果），σ－ε曲线是非线性的，ε>5%，由剪切应力引起的－链段运动的结果。
* 材料断裂的方式与其形变性质有着密切的联系。
例如，脆性断裂是缺陷快速扩展的结果，而韧性断裂是屈服后的断裂。
高分子材料的屈服实际上是材料在外力作用下产生的塑料形变。
2．图—应力-应变曲线图非结晶聚合物形变经历了普弹形变、应变软化（屈服）、塑性形变（强迫高弹形变）、应变硬化四个阶段材料在屈服点之前发生的断裂称为脆性断裂；在屈服点后发生的断裂称为韧性断裂A.从曲线上可得评价聚合物性能的力学参数:Y ：屈服点 σy ：屈服强度 εy ：屈服伸长率 B ：:断裂点 σb ：断裂强度 ε：断裂伸长率拉伸强度σi （ σy ，σb ） 杨氏模量 断裂能:OYB 面积B.从分子运动解释非结晶聚合物应力－应变曲线I: 普弹形变小尺寸运动单元的运动引起键长键角变化。
形变小可回复 A YB A σY σB σ应变软化塑性形变N DII ：强迫高弹形变在大外力作用下冻结的链段沿外力方向取向III ：粘流形变在分子链伸展后继续拉伸整链取向排列，使材料的强度进一步提高。
形变不可回复C.强迫高弹形变的定义处于玻璃态的非晶聚合物在拉伸过程中屈服点后产生的较大应变，移去外力后形变不能回复。
若将试样温度升到其Tg 附近，该形变则可完全回复，因此它在本质上仍属高弹形变，并非粘流形变，是由高分子的链段运动所引起的。
这种形变称为强迫高弹形变D.晶态聚合物在单向拉伸时典型的应力-应变曲线如下图：OA-普弹形变YN－屈服，缩颈（应变变大，应力下降）ND －强迫高弹形变DB-细颈化试样重新被均匀拉伸， 应变随应力增加－应变硬化3．图：----温度的影响非晶聚合物在不同温度下的σ-ε曲线如图8：T <T b ，硬玻璃态，脆性断裂--1T b<T <T g ，软玻璃态，韧性断裂--2、3T g<T <T f ，高弹态--4T >T f ，粘流态--5分析：曲线1：在玻璃态（T 《T b ）：直线关系，形变小，高模量，原因是由侧基等运动单元引起键长键角的变化引起。
高分子物理与化学 第8章 高分子的化学反应
①纤维素的酯化 纤维素由葡萄糖环一反式结构连接而 成的大分子化合物，其中糖环上含有许多 羟基，可以和多种酸反应成酯，常用有硝 酸、乙酸、丙酸和丁酸等。 由于纤维素分子间有强的氢键，高的 取向度和结晶度，不溶解于一般溶剂中， 高温下分解而不熔融，所以反应前，要设 法使其溶胀或溶解。
②聚乙烯醇的制造 乙烯醇是很不稳定的化合物，要异构 成乙醛，因此聚乙烯醇用聚乙酸乙烯酯的 醇解来制取。工业上聚乙酸乙烯酯是在甲 醇溶液中聚合的，甲醇又是聚乙酸乙烯酯 的醇解剂。聚合后的聚合物溶液直接加碱 （NaOH）催化剂进行醇解。醇解在常温 下进行。 碱和酸都可催化醇解反应，碱的效果好， 速度快、副反应少。
功能高分子可分为化学功能和物理功 能， 化学功能的有离子交换树脂、螯合高 分子、氧化还原树脂、光敏型高分子、高 分子试剂和药物、高分子催化剂等 物理功能的有高分子导体、高分子半 导体、电刺激伸缩、荧光、发光高分子等
功能高分子的制法：一种是将功能团 接到母体聚合物上去；另一种是用有功能 团的单体进行聚合或共聚。
阳离子交换树脂是交联的聚苯乙烯颗 粒在浓硫酸作用下，在苯环上磺化，产生 磺酸基，随后慢慢用碱中和，得到磺酸钠 基团，成阳离子交换基。其中钠离子可和 水中其他金属离子发生交换作用，去除水 中的重金属离子。当磺酸根吸满重金属离 子后，还可用氯化钠水溶液，进行再生， 重新形成钠盐。用盐酸处理则变成磺酸基 团，可去除水中重金属离子。
-CH2-CHCONHOC-CH2-
⑫由于高分子不挥发，即使溶解也由于 溶解性能和基团在分子链上分布不同而不 同，不同的分子在反应中反应生成的基团 在链上分布不同。因此，不能用简单的重 结晶来提纯。而且，溶液粘度高使搅拌、 传热、过滤等化工过程变得复杂困难。
②反应中大分子链的聚合度总是有不 同程度的变化，所谓的聚合物分子量不变 仅指仍处在某一个范围内。和小分子不一 样，分子量变化不能说有新物质生成。 ③高分子化学反应虽然也用反应式来 表示，但只表示大分子链上某些链节发生 了反应，没有说明多少单元参加了反应， 在哪些链节上发生了反应。
高分子物理第8章
2.粘度 η大，表明流动时阻力大，流动性差 η小，表明流动时阻力小，流动性好 对于牛顿流体： f
逆的，而高聚物在流动过程中所发生的形 变中：只有一部分（粘性流动）是不可逆 的。因为高聚物的流动并不是高分子链之 间的简单的相对滑移的结果，而是各个链 段分段运动的总结果。在外力作用下，高 分子链顺外力场有所伸展，这就是说，在 高聚物进行粘性流动的同时，必然会伴随 一定量的高弹形变，这部分高弹形变显然 是可逆的，外力消失后，高分子链又要蜷 曲起来，因而整个形变要恢复一部分。
• 高弹形变的恢复过程也是一个松弛过程。
因为恢复的快慢一方面与高分子链本身的 柔顺性有关，柔顺性好，恢复得快，柔顺 性差，恢复就慢；另一方面与高聚物所处 的温度有关，温度高，恢复得快，温度低， 恢复就慢。 • 高聚物流动的这个特点，在成型加工过程 中必须予以充分重视，否则就不可能得到 合格的产品。
W MI 600 (秒）（克 / 10分） t
• Ｗ：５个段的重量的算术平均值 • t：每个段所用的时间
• 注意事项： • 1.熔体粘稠的聚合物一般属于非牛顿流体
（假塑体），η 不是常数。只有在低的剪 切速率下才比较接近牛顿流体，因此从熔 融指数仪中得到的流动性能数据，是在低 的剪切速率的情况下获得的，而实际成型 加工过程往往是在较高的切变速率下进行 的。所以实际加工中，还要研究熔体粘度 时温度和切变应力的依赖关系。
• 流动方式
根据所受应力不同，流体流动有三种： 层流 单轴拉伸流动 流体静压强下流动
（1）层流：流速不大时，流体各点速度都向 着流动方向，基本上无左右移动的现象
速度梯度
流动方向
（2）单轴拉伸运动：速度梯度场 （速度梯度与流动方向平行）
流动方向
（3）流体静压力下流动（压制成型）
高分子物理习题8
转化率为 80%时，[M ] = (1- C)[M ]0 = 0.2ﾴ0.8 = 0.16mol ﾴL-1
(X
n )0
=
[M ]0 -[M [N ]0
]
=
0.8 - 0.16 2.0 ﾴ10-4
=
3200
70ºC 下，用甲醇钠引发环氧丙烷开环聚合， CM 为 0.013。
有向单体链转移的平均聚合度：
己内酰胺进行阳离子聚合时，可用质子酸或 Lewis 酸引发聚合，但有许多 副反应，产物转化率和分子量都不高，最高分子量可达 1-2 万，所以工业上较 少采用。
阴离子开环聚合时具有活性聚合的特点，聚合由引发和增长组成。引发由两 步反应组成：1）己内酰胺和碱金属或其衍生物反应，生成内酰胺单体阴离子；
2）内酰胺单体阴离子与己内酰胺单体加成，生成活泼的二聚体胺阴离子活性种。 己内酰胺的阴离子聚合其增长中心不是碳负离子，而是酰化的环酰胺键，
H3C Si O Si CH3 CH3 CH3
CH3 O Si
n CH3
三聚甲醛以 H2SO4、BF3+H2O 为引发剂，进行阳离子聚合，综合聚合反应式
如下：
O H2C
O
CH2 O
CH2
BF3+H2O
( CH 2O )3
思考题【8-8】 己内酰胺可以由中性水和阴、阳离子引发聚合，为什么工业 上很少采用阳离子聚合？阴离子开环聚合的机理特征是什么，如何提高 单体活性？什么叫乙酰化试剂，有何作用？ 答：
H2SO4 BF3+H2O
CH2CH2NH n
二甲基氯硅氧烷可水解，预缩聚成八元环四聚体[(CH3)2SiO]4 或六元环三聚
体，进行阳离子聚合，综合聚合反应式如下：
(X
n )0
=
[M ]0 -[M [N ]0
]
=
0.8 - 0.16 2.0 ﾴ10-4
=
3200
70ºC 下，用甲醇钠引发环氧丙烷开环聚合， CM 为 0.013。
有向单体链转移的平均聚合度：
己内酰胺进行阳离子聚合时，可用质子酸或 Lewis 酸引发聚合，但有许多 副反应，产物转化率和分子量都不高，最高分子量可达 1-2 万，所以工业上较 少采用。
阴离子开环聚合时具有活性聚合的特点，聚合由引发和增长组成。引发由两 步反应组成：1）己内酰胺和碱金属或其衍生物反应，生成内酰胺单体阴离子；
2）内酰胺单体阴离子与己内酰胺单体加成，生成活泼的二聚体胺阴离子活性种。 己内酰胺的阴离子聚合其增长中心不是碳负离子，而是酰化的环酰胺键，
H3C Si O Si CH3 CH3 CH3
CH3 O Si
n CH3
三聚甲醛以 H2SO4、BF3+H2O 为引发剂，进行阳离子聚合，综合聚合反应式
如下：
O H2C
O
CH2 O
CH2
BF3+H2O
( CH 2O )3
思考题【8-8】 己内酰胺可以由中性水和阴、阳离子引发聚合，为什么工业 上很少采用阳离子聚合？阴离子开环聚合的机理特征是什么，如何提高 单体活性？什么叫乙酰化试剂，有何作用？ 答：
H2SO4 BF3+H2O
CH2CH2NH n
二甲基氯硅氧烷可水解，预缩聚成八元环四聚体[(CH3)2SiO]4 或六元环三聚
体，进行阳离子聚合，综合聚合反应式如下：
高分子物理第八章
试样受冲击载荷而折断时单位面积 所吸收的能量。
E i A
摆锤式冲击实验：简支梁；悬臂梁。 单位 ：KJ/m2;J/m
北京理工大学
（4）硬度
衡量材料表面抵抗机械压力的能力。 与材料的抗张强度和弹性模量有关。 硬度实验方法很多，加荷方式有动载法和静载法两类。 有布氏、洛氏和邵氏等名称。
实验是以平稳的载荷将直径D一定的 硬刚球压入试样表面，保持一定时间 使材料充分变形，并测量压入深度h， 计算试样表面凹痕的表面积，以单位 面积上承受的载荷公斤/毫米2）为材 料的布氏硬度
第八章 聚合物的屈服和断裂（Yielding and fracture of polymers ）
主要内容
前言 8.1 聚合物的塑性和屈服 8.2 聚合物的断裂和强度
教学Байду номын сангаас容：
聚合物的应力—应变曲线 聚合物的屈服 聚合物的断裂与强度
重点要求：
会从聚合物应力——应变曲线获取信息；掌握屈服和断裂现象 及其机理；韧性和强度的影响因素及增韧、增强方法和机理。
15
试样在拉伸过程的变化过程
颈缩阶段：“细颈”扩张，应力变化很小，应变大幅度增加
弹性形变-屈服-应变软化-冷拉-应变硬化-断裂
高模量、小变形 键长、键角运动
可恢复
受迫高弹形变
链段运动
粘流 分子链运动
玻璃态，不可恢复，需Tg以上退火处理恢复。
受迫高弹形变
1）定义：玻璃态高聚物在大外力的作用下发生的大形变； 2）条件：在Tg以下10℃（或更低）左右 3）机理：在大外力的帮助下，玻璃态高聚物本来被冻结的 链段开始运动，即在外力的帮助下，高分子链的伸展提供 了大变形，这时由于在Tg以下，即使外力除去也不能自发回 复。
E i A
摆锤式冲击实验：简支梁；悬臂梁。 单位 ：KJ/m2;J/m
北京理工大学
（4）硬度
衡量材料表面抵抗机械压力的能力。 与材料的抗张强度和弹性模量有关。 硬度实验方法很多，加荷方式有动载法和静载法两类。 有布氏、洛氏和邵氏等名称。
实验是以平稳的载荷将直径D一定的 硬刚球压入试样表面，保持一定时间 使材料充分变形，并测量压入深度h， 计算试样表面凹痕的表面积，以单位 面积上承受的载荷公斤/毫米2）为材 料的布氏硬度
第八章 聚合物的屈服和断裂（Yielding and fracture of polymers ）
主要内容
前言 8.1 聚合物的塑性和屈服 8.2 聚合物的断裂和强度
教学Байду номын сангаас容：
聚合物的应力—应变曲线 聚合物的屈服 聚合物的断裂与强度
重点要求：
会从聚合物应力——应变曲线获取信息；掌握屈服和断裂现象 及其机理；韧性和强度的影响因素及增韧、增强方法和机理。
15
试样在拉伸过程的变化过程
颈缩阶段：“细颈”扩张，应力变化很小，应变大幅度增加
弹性形变-屈服-应变软化-冷拉-应变硬化-断裂
高模量、小变形 键长、键角运动
可恢复
受迫高弹形变
链段运动
粘流 分子链运动
玻璃态，不可恢复，需Tg以上退火处理恢复。
受迫高弹形变
1）定义：玻璃态高聚物在大外力的作用下发生的大形变； 2）条件：在Tg以下10℃（或更低）左右 3）机理：在大外力的帮助下，玻璃态高聚物本来被冻结的 链段开始运动，即在外力的帮助下，高分子链的伸展提供 了大变形，这时由于在Tg以下，即使外力除去也不能自发回 复。
高分子物理第八章 聚合物的屈服和断裂
冷拉伸包括晶区与非晶区两部分形变，非晶态部分先发生，然
后球晶产生形变。晶区形变是应力作用使原有的结晶结构破坏，
球晶、片晶被拉开分裂成更小的结晶单元，分子链从晶体中被 拉出、伸直，沿着拉伸方向排列形成的
第八章 聚合物的屈服和断裂
影响拉伸行为的外部因素
结晶的影响
结晶度
球晶大小
第八章 聚合物的屈服和断裂
第八章 聚合物的屈服和断裂
剪切带屈服机理
（ 1 ）剪切带是韧性聚合物在单向拉伸至屈服点 时出现的与拉伸方向成约 45°角倾斜的剪切滑移 变形带。 （2）剪切带的厚度约1µ m，在剪切带内部，高分 子链沿外力方向高度取向，剪切带内部没有空隙， 因此，形变过程没有明显的体积变化。 （ 3 ）剪切带的产生与发展吸收了大量能量。同 时，由于发生取向硬化，阻止了形变的进一步发 展。 第八章 聚合物的屈服和断裂
第八章 聚合物的屈服和断裂
影响拉伸行为的外部因素
应变速率的影响
时温等效原理：
拉伸速度快 = 时间短
=温度低
第八章 聚合物的屈服和断裂
8.1.1.2 晶态聚合物
在Tm以下，适 当的拉伸速率下 拉伸得到的晶态 聚合物典型的应 力-应变曲线
成颈or冷拉
第八章 聚合物的屈服和断裂
结晶聚合物应力－应变曲线
8.1.5 银纹现象
银纹现象是聚合物在张应力的作用下，于材料某些薄弱部位出现
应力集中而产生局部的塑性形变和取向，以至在材料表面或者内
部垂直于应力方向上出现长度为 100um 、宽度为 10um 左右、厚 度为1um的细微凹槽或“裂纹”的现象。
第八章 聚合物的屈服和断裂
银纹
银纹的平面垂直于产生银纹的张应力，在张应力作用下，能产 生银纹的局部区域内，聚合物呈塑性形变，高分子链沿张应力 方向高度取向，并吸收能量。由于横向收缩不足以全部补偿塑 性伸长，导致银纹体内产生大量空隙。密度、折光指数降低。 第八章 聚合物的屈服和断裂
后球晶产生形变。晶区形变是应力作用使原有的结晶结构破坏，
球晶、片晶被拉开分裂成更小的结晶单元，分子链从晶体中被 拉出、伸直，沿着拉伸方向排列形成的
第八章 聚合物的屈服和断裂
影响拉伸行为的外部因素
结晶的影响
结晶度
球晶大小
第八章 聚合物的屈服和断裂
第八章 聚合物的屈服和断裂
剪切带屈服机理
（ 1 ）剪切带是韧性聚合物在单向拉伸至屈服点 时出现的与拉伸方向成约 45°角倾斜的剪切滑移 变形带。 （2）剪切带的厚度约1µ m，在剪切带内部，高分 子链沿外力方向高度取向，剪切带内部没有空隙， 因此，形变过程没有明显的体积变化。 （ 3 ）剪切带的产生与发展吸收了大量能量。同 时，由于发生取向硬化，阻止了形变的进一步发 展。 第八章 聚合物的屈服和断裂
第八章 聚合物的屈服和断裂
影响拉伸行为的外部因素
应变速率的影响
时温等效原理：
拉伸速度快 = 时间短
=温度低
第八章 聚合物的屈服和断裂
8.1.1.2 晶态聚合物
在Tm以下，适 当的拉伸速率下 拉伸得到的晶态 聚合物典型的应 力-应变曲线
成颈or冷拉
第八章 聚合物的屈服和断裂
结晶聚合物应力－应变曲线
8.1.5 银纹现象
银纹现象是聚合物在张应力的作用下，于材料某些薄弱部位出现
应力集中而产生局部的塑性形变和取向，以至在材料表面或者内
部垂直于应力方向上出现长度为 100um 、宽度为 10um 左右、厚 度为1um的细微凹槽或“裂纹”的现象。
第八章 聚合物的屈服和断裂
银纹
银纹的平面垂直于产生银纹的张应力，在张应力作用下，能产 生银纹的局部区域内，聚合物呈塑性形变，高分子链沿张应力 方向高度取向，并吸收能量。由于横向收缩不足以全部补偿塑 性伸长，导致银纹体内产生大量空隙。密度、折光指数降低。 第八章 聚合物的屈服和断裂
高分子化学与物理基础(第二版) 第8章 高分子的分子运动、力学状态
8.6.1 结晶熔融过程与熔点
8.6.1 结晶熔融过程与熔点
8.6.2 结晶温度对熔点的影响
利用结晶温度对结晶的影响，可以在成型加工过程中对 结晶高分子进行热处理，调节或控制高分子的结晶形态，使 其能够满足不同的性能要求。热处理方法包括退火和淬火。
8.6.3 晶片厚度与熔点的关系
晶片厚度主要受结晶条件的影响，如果高分子结晶完善 程度比较高，晶片厚度增大，结晶熔点会相应提高；结晶不 完善会导致晶片厚度变小，结晶熔点降低。
8.3.2.3 等黏态理论
8.3.2 玻璃化转变理论
8.3.2.4 松弛过程理论
8.4 影响玻璃化转变温度的因素
1 链结构 2 分子量 3 支化、交联和结晶 4 共聚 5 共混
8.4 影响玻璃化转变温度的因素
6 分子间作用力 7 外界条件 8 调节玻璃化转变温度的方法
8.4.1 链结构
8.4.1.1 主链结构 8.4.1.2 取代基 （1）不对称取代
则既可以降低也可以升高高分子的 。
8.5 玻璃化转变温度下的次级转变
次级转变所涉及的分子运动机理一般包括以下几类： （1）侧基的旋转和构象转变 （2）主链中杂原子基团的运动 （3）主链的碳-碳链节以主链为轴的转动
8.6 结晶高分子的熔融转变
1 结晶熔融过程与熔点 2 结晶温度对熔点的影响 3 晶片厚度与熔点的关系 4 链结构对熔点的影响 5 共聚物的熔点 6 杂质对高分子熔点的影响
随着升温（或降温）速率的变化，测得的 也在变化。 8.4.7.3 外力作用频率
8.4.8 调节玻璃化转变温度的方法
8.4.8.1 增塑 在高分子中加入增塑剂的主要目的是为了降低高分子的
温度和加工温度，因为加入增塑剂后可以使分子链之间的 相互作用力减弱。
高分子物理第八章
材料特性有关的真正屈服点（ 特性屈服点）；B点只是表观屈 服点。 Considère作图法：
在真～ 曲线上，从横坐标轴上 = –
1处向曲线作切线，切点就是B点。 2021/10/28
，
真应力-应变曲线
工程应力-应变曲线
20
8.1 聚合物的塑性和屈服
∵ 在 ∼ 曲线上，Y点满足 d
0
d
真(1)
d d
2021/10/28
39
8.2.1 脆性断裂和韧性断裂
• 断裂应力受温度和应变速率影响不大，屈服应力受温度和应变速 率影响很大。
• 温度↑——屈服应力↓，应变速率↑——屈服应力↑ 。 • 脆韧转变将随应变速率增加而移向高温，即在低应变速率时是韧
性的材料，高应变速率时将会发生脆性断裂。
脆化温度，脆化点
• 因测量和计算方法的差异，硬度可分为布氏、洛氏和邵
氏等几种。
2021/10/28
44
8.2.2 影响因素
• 内因（结构因素）与外因（温度和拉伸速率） 高分子材料的强度上限取决于主链化学键力和分子链间的作用力 。
1 [(1 )d真
(1 )2
d
真 ] 0
d真 真 真 d 1
(真～ 曲线对应B点位置的斜率)
从点（-1, 0）到点（ , 真）的直线斜率：
真0 ( 1)
真
1
（正是真～ 曲线上B点的斜率）
• 用Considère作图法判断能形成稳定细颈的高聚物：
从 = 0处向真～ 曲线可作两条切线。
2021/10/28
张应力
拉伸强度 拉伸模量
强度指物质抵 抗破坏的能力
弯曲力矩 压应力
抗弯强度 弯曲模量
压缩强度
在真～ 曲线上，从横坐标轴上 = –
1处向曲线作切线，切点就是B点。 2021/10/28
，
真应力-应变曲线
工程应力-应变曲线
20
8.1 聚合物的塑性和屈服
∵ 在 ∼ 曲线上，Y点满足 d
0
d
真(1)
d d
2021/10/28
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8.2.1 脆性断裂和韧性断裂
• 断裂应力受温度和应变速率影响不大，屈服应力受温度和应变速 率影响很大。
• 温度↑——屈服应力↓，应变速率↑——屈服应力↑ 。 • 脆韧转变将随应变速率增加而移向高温，即在低应变速率时是韧
性的材料，高应变速率时将会发生脆性断裂。
脆化温度，脆化点
• 因测量和计算方法的差异，硬度可分为布氏、洛氏和邵
氏等几种。
2021/10/28
44
8.2.2 影响因素
• 内因（结构因素）与外因（温度和拉伸速率） 高分子材料的强度上限取决于主链化学键力和分子链间的作用力 。
1 [(1 )d真
(1 )2
d
真 ] 0
d真 真 真 d 1
(真～ 曲线对应B点位置的斜率)
从点（-1, 0）到点（ , 真）的直线斜率：
真0 ( 1)
真
1
（正是真～ 曲线上B点的斜率）
• 用Considère作图法判断能形成稳定细颈的高聚物：
从 = 0处向真～ 曲线可作两条切线。
2021/10/28
张应力
拉伸强度 拉伸模量
强度指物质抵 抗破坏的能力
弯曲力矩 压应力
抗弯强度 弯曲模量
压缩强度
高分子物理第8章
二、 粘弹性的数学描述
（三）广义力学模型与松弛时间分布
2. 松弛时间谱 考察公式： E(t)﹦∫E(η)exp(-t/η)dη 若把松弛时间τ为的运动模式对体系的模量的贡献看做为exp(-t/τ)， 则E(τ)就意味着松弛时间为τ的运动模式的多少，与不同的松弛时间对 应，有一系列满足某种分布的连续或分立的E(τ)，称之为松弛时间谱。 定义： 则： H(η) ﹦ η E(η)
ζ(t)﹦E1ε0 sinωt﹢E2ε0 sin(ωt﹢π/2)
储能模量
耗能模量
一、 粘弹性现象
（三） 粘弹性参数
复模量
E*﹦E1＋iE2
ε(t)﹦ε0 exp(iωt) ζ(t)﹦ζ0 exp i(ωt﹢δ)
E* ﹦ζ(t)/ε(t)
﹦ (ζ0/ε0) exp(iδ) ﹦(ζ0/ε0) cosδ﹢i(ζ0/ε0) sinδ 复柔量 D*﹦D1－iD2 E* D* ﹦1
四元件模型
天然橡胶
蠕变与蠕变回复曲线理论与实验比较
二、 粘弹性的数学描述
（三）广义力学模型与松弛时间分布
1. 广义模型
第 i 个单元的运动方程：
dε/dt﹦(1/Ei)dζi/dt﹢ζi/ηi
应力松弛
ζi(t)﹦ζi(0)exp(-t/ηi)
n 个单元的总应力：
ζ(t)﹦∑ζi(t) ﹦∑ζi(0)exp(-t/ηi) E(t) ﹦ζ(t)/ε0﹦∑ Ei exp(-t/ηi) E(t) ﹦∫E(η) exp(-t/η)dη 广义Maxwell模型
表示在复平面上的复模量
E* ﹦ε(t)/ ζ(t) ﹦ (ε0 / ζ0) exp(-iδ) ﹦(ε 0/ ζ 0) cosδ－i(ε 0/ ζ 0) sinδ
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材料在屈服后出现了较大的应变，如果在试样 断裂前停止拉伸，除去外力试样的大形变已无 法完全回复，但是如果试样的温度升到Tg附近， 则可发现，形变又回复了。显然，这在本质上 是高弹形变，而不是粘流形变。因此，屈服点 以后材料的大形变分子运动机理主要是高分子 的链段运动，即在大外力的帮助下，玻璃态高 聚物本来被冻结的链段开始运动，高分子链的 伸展提供了材料的大形变。 实验证明，链段运动的松弛时间与应力之间 有如下关系
σy
1 ∝ T
1 σB ∝ T
σB ～T曲线与σy ～T曲线 交点温度称为脆性温度Tb ， Tb 把高聚物的玻璃态分为 强迫高弹态和脆性玻璃态 两部分。非晶态高聚物只 有在Tb ～Tg 之间，才能在 外力作用下，产生强迫高 弹型变。而强迫高弹形变 是塑料具有韧性的原因， 因此Tb 是塑料使用的下限 温度。 而σy,σB 与温度的关系见 左图
8.2 高聚物的断裂和强度
8.2.1 脆性断裂和韧性断裂
材料的破坏主要有两种形式，即脆性断裂和韧性 断裂。 两者的区别通常拉伸应力-应变曲线和破坏时断 裂面形态来区分： 脆性断裂：试样在出现屈服点之前发生断裂，断裂 面光滑。 韧性断裂：试样在拉伸过程中有明显的屈服点和颈 缩现象及断裂面表面粗糙。
断裂面形态
8.1.2.1 高聚物屈服点的特征 1）屈服应变较大，而大多数金属材料较小。 2）高聚物在屈服点后，存在应变软化现象。此时， 应变增加，应力下降。 3）高聚物 屈服应力与应变速率有很大的依赖性。 且随应变速率增大而增大。 4）屈服应力随T升高而降低，到达Tg时，降低为0 （实质上不存在屈服）。
5）与金属材料相比，高聚物的屈服应力对流 体静压力非常敏感，流体静压力升高，屈 服应力升高。 6）大多数高聚物屈服时，体积稍有缩小 7）压缩屈服应力大于拉伸屈服应力
晶态和非晶态高 聚物拉伸比较：
相同之处： 两种拉伸过程都经历了弹性形变、 屈服成颈、应变软化、发展大形 变、应变硬化等阶段。且拉伸最 后阶段，材料呈现出强烈的各项 异性。断裂前的大形变在室温下 不能回复，但加热后都能大部回 复。 不同之处： 拉 伸 温 度 ， 非 晶 T=Tb-Tg ， 晶 态 Tg以下~Tm。 聚集态结构不同，非 晶：链取向，晶态包含结晶破坏、 取向和再结晶。或包含着球晶中 片晶的变形过程。
第一段：拉伸初期、应力 增加较快， 应变增加较小， 关系符合虎克定律，代表普 弹形变。到达y点后，试样 的截面积变的不均匀，出现 一个或几个细颈，由此开始 拉伸的第二阶段，出现细颈 后，细颈部分试样的宽、厚 减小，故负荷读数可能稍下 降。由于细颈部分分子排列 规整，可以承受更大的力， 因而细颈不在变形，而是细 颈两端发展，使细颈部分不 断扩展，非细颈部分逐渐缩 短，直至整个试样完全变为 细颈为止。
第三段：成颈后的试样重新 被均匀拉伸。由于取向后分 子链间排列紧密，相互作用 力增强，故必须进一步增加 应力，才能使微晶间或者分 子间发生位移，最后导致分 子链的断裂以致材料破坏。 上述拉伸时出现细颈的应力 称为重（再）结晶应力。它 是晶态高聚物的重要机械性 能之一。在纤维或薄膜生产 工艺中此应力对计算设备的 马达负荷是一个重要的参考 数据。 温度、拉伸速度、结晶形态 等因素均影响晶态高聚物的
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。 由于银纹大量形成是吸收能量的过程。如果 银纹的发展得以控制，使其不发展成为裂缝， 则银纹化过程是实现材料屈服的一种形式。
下面介绍一下银纹与裂缝的区别： 两者在外形上相似，本质上差别大 1）银纹体中高聚物的体积分数为40-60％，而裂 缝中为0 2）银纹具有可逆性，在压力或Tg 以上退火时银 纹能回缩后或消失，裂缝则不能。 3）先由银纹----再过渡到裂缝。
(2) 强迫高弹形变 当应力后，应力-应变 曲线不再保持线性关系。 屈服现象：张应力达到 某一最大值（Y点）后， 曲线开始出现应变增加 而应力不变或是先下降 后不变的现象。
玻璃态高聚物在大应力作用下发生的大形变 （形变量高达300～1000％），其本质与橡胶的 高弹形变一样，表现形式有差别，常称为强迫高 弹形变。
E低，σt 中，εt ≈ 20～1000％ σ－ ε曲线中面积大 如硫化rubber，软PVC
E低，σt 低，εt 中 σ－ ε曲线中面积中 如低分子量聚合物柔软高 分子凝胶 小分子
由上面分析可知： 1）拉伸强度区分强与弱 2）模量E高低区分硬与软 3）曲线中面积大小区分韧与脆
8.1.2 高聚物的屈服
第八章 高聚物的屈服和断裂
基本要求
掌握杨氏模量、屈服强度、屈服伸长、断裂强 度（拉伸强度）、断裂伸长、断裂能、应变硬 化、应变软化、弯曲强度、冲击强度的概念。 掌握强迫高弹形变、非晶和结晶高聚物的应力应变曲线、银纹屈服和剪切屈服机理。了解脆 性断裂、韧性断裂以及断裂面的形态、断裂机 理。掌握影响聚合物拉伸强度和冲击强度的因 素。
8.1.2.2 高聚物的屈服机理
玻璃态高聚物的屈服主要有两种形式， 一是银纹屈服，另一种是剪切屈服。
8.1.3 剪切屈服
韧性高聚物在拉伸时，在试样上出现大约与拉 伸方向成大约45度角倾斜的剪切滑移变形带 （剪切带）。由于剪切带中存在较大的剪切应 变。产生剪切带时，材料发生屈服。 两者区别：剪切屈服不同于银纹屈服，前者没 有明显的体积变化。剪切屈服在外加剪切力、 拉伸应力、压缩应力作用下都能引起。而银纹 屈服只能在拉伸应力作用下产生。
（1）拉伸强度 拉伸强度是在规定的实验温度、湿度和拉伸速 度条件下，在标准试样上（哑铃形）施加拉伸 负荷，至试样断裂时在单位面积上所承受的最 大负荷 p σt = bd 拉伸模量EB 采用拉伸初始阶段的应力与应变比 值计算
应力-应变实验
聚合物材料的破坏过程中，常伴有 不可逆形变（即流动），因而不能用反 映小形变特性的模量表示，通常是以应 力-应变曲线来反映这一过程。
应力-应变实验
应力-应变实验通常是在张 力 F 作用下进行，试样沿纵轴 方向以均匀速率被拉伸，直到 断裂为止。通过测得实验过程 的应力、应变数据可以绘制出 应力-应变曲线。
应力-应变类型 8.1.1.3 应力 应变类型
特点：E高，σt 中，εt ≤2％ σ－ ε曲线中面积小 如低分子量PS，PMMA
特点：E高，σt 高，εt ≈ 5％ σ－ ε曲线中面积中 高分子量PS，PMMA，RPVC
E高，σt 高，εt ≈ 100％ σ－ ε曲线中面积大 如尼龙，PC，POM
相应的法应力
σ αn
Fn = = σ 0 cos 2 α Aα
切应力
σ αS
FS sin 2α = =σ0 Aα 2
可知，切应力在＝45度时达到最大值，因此可 解释为什么韧性材料发生断裂时其断裂向呈45 度角。脆性材料则不是。最大切应力达到抗剪 强度以前，正应力已超过拉伸强度，最大法向 应力发生横截面上，试样未屈服就断裂。 通过证明：高聚物拉伸时，两个互相垂直的斜 截面上的剪应力数值相等，方向相反。它们不 能单独存在，总是同时出现。称为切应力双生 互等定律。
τ = τ 0e
∆E −ασ RT
α ：与材料相关的常数 ∆E ：活化能 由上式可知，随应力增加，链段运动的松弛时间 将缩短。当应力增大到屈服应力时，链段运动的松 弛时间减小至与拉伸速度相适应的数值，高聚物可 产生大形变。所以加大外力对松弛过程的影响与升 高温度相似。 应变软化：高聚物在过了屈服点以后，应变增加， 应力反而下降的现象。
脆性断裂：表面光滑。如PMMA、PS。 韧性断裂：表面粗糙，有凹凸不平的丝状 物。如PC等。
8.2.2 聚合物的强度
1）聚合物强度的概念 聚合物机械强度是指在外力作用下，其抵抗形 变及破坏的能力，外力作用的形式不同，衡量 强度的指标也不一样，有拉伸强度、压缩强度、 弯曲强度、剪切强度、冲击强度等。这里主要 介绍拉伸强度和弯曲强度。至于冲击强度在本 章第三节中介绍。
符合虎克定律
经过此点后，应力 屈服强度σ Y 不再增强，材料仍能 屈服伸长率ε Y 继续发生一定伸长
屈服点Y
断裂点B 断裂强度σ B （拉伸、抗拉强度） 材料发生断裂
断裂伸长率ε B
断裂能：应力-应变曲线以下面积
(1) 弹性形变 OA段，A点亦称为比例 极限，应力-应变关系符 合虎克定律 斜率E为弹性模量，且这 种高模量，小形变的弹 性行为是由高分子的键 长、键角变化所引起的。
8.1.4 银纹现象
银纹：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。
重
点
重点掌握强迫高弹形变的概念，非晶和结晶 高聚物的应力-应变曲线、银纹屈服和剪切屈 服机理。影响聚合物拉伸强度和冲击强度的 因素。
难
点
正确理解和掌握强迫高弹形变和高弹形变的 异同之处。区别和理解银纹屈服和剪切屈服 机理。
8.1 高聚物的塑性和屈服
强度：在较大外力持续作用或强大外力的 短期作用下，材料将发生大形变直至宏观 破坏或断裂，对这种破坏或断裂的抵抗能 力称为强度。材料破坏方式的不同，强度 又可分为拉伸强度、冲击强度和弯曲强度 等。
第二段：曲线上表现出应力 不变，而应变不断增加。但 应变值与聚合物品种有关。 例如：PE（LDPE，HDPE）、 PET、尼 龙可达500％，而 LLDPE可高达1000％。这种 大形变，当拉力去处后，只 要加热到接近熔点的温度， 同样是可以部分恢复原状的。 有关结晶聚合物的拉伸成颈 问题，近来人们研究的结果 主要归结于球晶中片晶变形 的结果
F σ= A0
∆l ε = l0
8.1.1 非晶态高聚物的应力 应变曲线 非晶态高聚物的应力-应变曲线