聚合物的粘弹性

复
t2
t
1.3 弹性与粘性比较
弹性
粘性
能量储存 形变回复 虎克固体
E
E(,,T)
模量与时间无关
能量耗散
永久形变
牛顿流体
.
d
dt
E (,,T,t)
模量与时间有关
理想弹性体的应力取决于 ，理想粘性体的应力取决于 。
二. 粘弹性
聚合物
牛顿流体
非牛顿流体应变速率与 应力的关系
聚合物 虎克固体
t
与理想弹性体有区别
实验教学法
。通过实验验证材 料的性能，进而 加深学生对知识 的理解。例如： 虎克定律用弹簧 验证。
五、课程学习方法
学生学习的过程实际上就是学生主动获取、整理、贮存、 运用知识和获得学习能力的过程，有效的能被学生接受的学法 指导应该是渗透在教学过程中进行的。
具体体现如下：
培养学生学会通 过自学、观察等 方法获取相关知 识。
让学生 亲自经历运用科 学方法进行探索 。
让学生在实验过 程中自己摸索， 从而发现“新” 的问题或探索出 “新”的规律。
六、教学设计
提出问题 导入新课
提供条件 学生思考
引导分析 提出新疑
讨论问题 得出结论
布置作业 能力迁移
七、说课综述
在教学的过程中，我始终努力贯彻以教师为主导， 以学生为主体，以问题为基础，以能力、方法为主线， 有计划培养学生的思维能力、解决问题的能力。并且 从实际出发，充分利用各种教学手段来激发学生的学 习兴趣，体现了对学生创新意识的培养。
t
0e
τ——松弛时间
ຫໍສະໝຸດ Baidu应力松驰的原因：
当聚合物一开始被拉长时，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运 动，因而产生内部应力，与外力相抗衡。通过链段热运动调 整分子构象，使缠结点散开，分子链相互滑移，逐渐恢复蜷 曲的原状，内应力逐渐减少或消除。
聚合物的粘弹性说课
（iii）粘性流动
3 t1 t2
3
0
t
当聚合物受力时，以上三种形变同时发生
1
2+3
2
1
3
t1
t2
t
加力瞬间，键长、键角立即产生形变，形变直线上升
通过链段运动，构象变化，使形变增大
分子链之间发生质心位移
3.2 应力松弛
在恒温下保持一定的恒定应变时，材料的应力 随时间而逐渐减小的力学现象。
例如：拉伸一块未交联的橡胶，拉至一定长度，保持长度不变，随 时间的增加，内应慢慢衰减至零。
2
教学难点：高分子 材料的粘弹现象 难点的依据：粘弹 现象以前了解较少， 学生没有这方面的 知识基础
四、教学方法
讲授教学法
教师通过语言和 PPT的方式向学 生传授知识，帮 助学生提高对课 程的认识，发展 学生的智力和能 力。
探究教学法
在教师引导下， 学生主动参与到 发现问题，寻找 答案的过程中， 以培养学生解决 问题能力。
E 弹性模量 E
形 变
虎克定律
σ
σ0
对 时
E
间
不
0 t1
ε ε0
t2 t
存 在 依
赖
0 t1
t2 t
性
1.2 理想粘性体
理想粘性体受外力后，形变是随时间线性发展的， 当除去外力时形变不可回复。
.
d
dt
粘度
牛顿粘性定律
1 η
σ σ0
0 t1
ε
2
0 t1
形外
变力
与除
时去
t2
t
间后
有完
关全
不
回
聚合物的粘弹性
一. 粘、弹基本概念 弹 – 由于物体的弹性作用使之射出去。
粘 – 象糨糊或胶水等所具有的、能使一个
物质附着在另一个物体上的性质。
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
1.1 理想弹性体
理想弹性体受外力后，应变在加力的瞬时达到平衡值， 除去应力时，应变瞬时回复。
二、教学目标
知识 目标
能力 目标
情感 目标
粘弹性的定义，粘弹现象
培养学生自主学习和分析解决问题的能力
通过身边常用到的材料，引导学生从现实 的生活经历与体验出发，激发学生学习兴 趣。
三、教学的重、难点
1
教学重点：粘弹性 的含义及粘弹现象 重点的依据：只有 掌握了高分子材料 的粘弹性，才能很 好地应用
一、教学内容分析
《工程材料》教 材选用的是21 世纪本科院校规 划教材，教材知 识先进具体，注 重能力和素质培 养。
本课程是专业础 基课,该节内容是 高分子材料的主 要内容。
学生们已经学习 了高分子材料的 结构, 这为本节 内容的学习起到 了铺垫的作用。 本节内容对我们 认识和利用高分 子材料具有不可 忽视的重要的作 用。
比较
形变
线性高聚物
理想粘性体
理想弹性体 交联高聚物
时间
聚合物材料表现出弹性和粘性的结合。
在实际形变过程中，粘性与弹性总是共存的。
粘弹性：聚合物受力时，应力同时依赖于形变和 形变速率，但不成线性关系，具备固、液二性， 力学行为介于理想弹性体和理想粘性体之间。
三.聚合物的粘弹现象
聚合物力学性质随时间而变化的现象称为粘弹 现象。
粘弹性分类
静态粘弹性 蠕变、应力松弛 动态粘弹性 滞后、内耗
3.1 蠕变
在恒温下施加一定的恒定外力时，材料的形 变随时间而逐渐增大的力学现象。
高分子材料蠕变过程包括三个形变过程：
（i）普弹形变
1
t1
t2
t
普弹形变示意图
1
0
E1
D1 0
（ii）高(滞）弹形变
2
2
0 E2
(1 e t /
)
t
t1 t2