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高分子化学与物理-第8章-高分子的分子运动(共118张PPT)

高分子化学与物理-第8章-高分子的分子运动(共118张PPT)

及转变温度;


2)微观特征——链段开始运动;
3)宏观表现——物理性能(体积、力学、电学等)发生急剧(jíjù)变化,特别
是力学性能,从坚硬的固体变成柔软的弹性体;

4)应用——

Tg高于室温:用作塑料,Tg为使用上限,提高Tg改善塑料耐热变形能力;

Tg低于室温:用作橡胶,Tg为使用下限,降低Tg改善橡胶耐寒性。
过程可以持续几昼夜,几星期,并且只有很精密的仪器(yíqì)才能测
得出。
对于此过程用下式表示:

t/

X
(
t)

X
e
0
X 0 —外力作用下橡胶长度的增量
X (t ) —外力去除后t时刻橡胶长度的增量
τ—松弛时间
橡胶形变回复曲线
精品资料
8.1 聚合物分子运动的特点(tèdiǎn)
τ-松弛时间
微观结构与宏观结构性能相结合,才能了解高聚物结构与性能的
内在联系。
精品资料
先看二个例子(lì zi):

PMMA:室温下坚如玻璃,俗称有机玻璃(yǒujī bō lí),但在100℃
左右成为柔软的弹性体。

结构材料橡胶:室温下是柔软的弹性体,但在-100℃左右为坚硬的
玻璃体。
PMMA, T >100C, 变软
结晶聚合物中存在晶区和非晶区,非晶部分高聚物在不同温度下
也要发生(fāshēng)上述二种转变,但它的宏观表现与结晶度大小有关
(1)轻度结晶聚合物
在轻度结晶的聚合物中,非晶区占主体成为
连续相,少量的晶区起类似交联点的作用,曲
线形状和非晶聚合物类似。当温度升高时,其

高分子物理--聚合物的粘弹性ppt课件

高分子物理--聚合物的粘弹性ppt课件
ε(t)﹦ε0 sin(ωt﹣δ)
粘弹体的应力与应变的相位关系
一、 粘弹性现象 (二) 动态粘弹性
力学损耗:由于滞后,周期性应力应变变化过程将伴随能量消耗, 称之为力学损耗。 损耗的大小同滞后角有关,常以tanδ 表示
橡胶拉伸与回缩的应力-应变关系示意图
一、 粘弹性现象 (二) 动态粘弹性
聚合物的内耗与频率的关系
表示在复平面上的复模量 E* D* ﹦1
一、 粘弹性现象 (三) 粘弹性参数
G*﹦G1+iG2
J* ﹦ J1 - iJ2
tan δ ﹦ E2 / E 1
﹦ D2 / D 1 ﹦ G2 / G 1 ﹦ J2 / J 1
链段运动的松弛时间同 作用频率(速率)相匹 配时(ω ~ 1/τ ),粘 弹性现象最显著。
二、 粘弹性的数学描述
(一) Boltzmann叠加原
在Δ σ31 、、
u2 、 ……
u3 、 Δ σn
……
un时刻,对试样加应力Δ σ1 、 Δ σ2 、
ε(t)﹦ ∑Δσi D(t-ui)
i: 1→ n
连续对试样加应力,变化率为? σ (u)/? u
t﹥ un
ε(t)﹦ ∫ D(t-u)(? σ (u)/? u) du u:- ∞ → t
ηs*﹦ηs1-ηs2 ηs1 ﹦(σ0/γ0 ω)sinδ ηs2 ﹦(σ0/γ0 ω)cosδ
ηs1 ﹦G2/ω
ηs2 ﹦G 1/ω
二、 粘弹性的数学描述
(一) Boltzmann叠加原
1. 数理学表达式
在零时刻,对试样加应力σ0 ε0 (t)﹦σ0 D(t)
在u1时刻,对试样加应力σ1 ε1 (t)﹦σ1 D(t-u1)
粘性响应 理想液体

高分子物理 8.粘弹性

高分子物理 8.粘弹性

举例: PE Tg=-68℃ PTFE Tg=-40℃
在室温下处于高弹态 1+2
PS Tg=-80~100℃ 在室温下处于玻璃态: 1 所以不能通过结晶来提高聚合物的抗蠕变性能.
16
第7章 聚合物的粘弹性
4、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)外力作用大,蠕变大,蠕变速率高(同于温度的作用)
外温
力度
增升
大高
t
图5 蠕变与,T的关系
(3)受力时间: 受力时间延长,蠕变增大。
17
第7章 聚合物的粘弹性
如何观察到完整的蠕变曲线. 温度过低,远小于Tg蠕变量很小,很慢,短时间内观察不 出,T过高(>>Tg),外力大,形变太快,也观察不出, 只有在适当的和Tg以上才可以观察到完整的蠕变曲线。 因为链段可运动,但又有较大阻力——内摩擦力,因而 只能较缓慢的运动。
20
第7章 聚合物的粘弹性
思考题:
1.交联聚合物的蠕变曲线?
1 t
图7
2.雨衣在墙上为什么越来越长?(增塑PVC) PVC的Tg=80℃,加入增塑剂后,玻璃化温度大大下降, 成为软PVC做雨衣,此时处于高弹态,很容易产生蠕变.
21
第7章 聚合物的粘弹性
(二)应力松弛Stress Relaxation
应力和应变恒定,不是时间的函数时,聚合物材料所表 现出来的粘弹现象。
(一)蠕变Creep 1、定义:
在一定的温度和较小的恒定应力(拉力,扭力或压力等)作 用下,材料的形变随时间的增长而逐渐增加的现象。 若除掉外力,形变随时间变化而减小--称为蠕变回复。 物理意义:蠕变大小反映了材料尺寸的稳定性和长期负载能力。

《高分子物理》ppt课件

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为和结晶形态。
PART 03
高分子溶液性质与行为
REPORTING
高分子溶解过程及热力学
溶解过程的描述
高分子在溶剂中的溶解过程包括 溶胀、溶解两个阶段,涉及高分 子链的舒展和溶剂分子的渗透。
热力学参数
溶解过程中的热力学参数如溶解 度参数、混合焓、混合熵等,决 定了高分子与溶剂的相容性。
温度对溶解的影响
区别
高分子化学主要关注高分子的合成和化学反应,而高分子物理则更加关注高分子的结构和性质以及它们之间的关 系。此外,两者的研究方法也有所不同,高分子化学通常采用化学合成和表征的方法,而高分子物理则采用各种 物理手段和理论计算的方法。
PART 02
高分子链结构与形态
REPORTING
高分子链化学结构
可用于制造透明或半透明的制品,如透明塑料、有机玻璃等。
03
耐候性
高分子材料在户外环境下能够保持其光学性能的稳定,不易发生黄变、
老化等现象,因此适用于户外光学器件的制造。
耐热性、耐腐蚀性等其他性能
耐热性
高分子材料通常具有较好的耐热性,能够在高温环境下保持其物理和化学性质的稳定。这 使得高分子材料在高温工作环境中具有广泛的应用,如汽车发动机部件、电子电器部件等 。
特定的高分子结构、温度区间和浓度等。
液晶态性能
液晶态高分子具有优异的光学性能、力学性能(如高强度和高模量 )以及热稳定性等。
PART 05
高分子材料力学性能与增 强机制
REPORTING
拉伸、压缩、弯曲等力学性能
拉伸性能
高分子材料在拉伸过程中,经历弹性变形、屈服、应变硬化和断裂 等阶段,表现出不同的力学行为。
核磁共振法研究分子运动状态

高分子物理第8章第一课解析

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

F


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

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
24
1.蠕变
( t ) 1 2 3 / E 1 (/ E 2 ) ( 1 e t / ) (/3 ) t
2019/11/7

《高分子物理》课件

《高分子物理》课件
合成的不同方法,包括自由基聚合、阴离子聚合和开环聚合,以 及其在材料制备中的应用。
高分子加工技术
探索高分子材料的加工技术,如挤出、注塑、吹塑等,讨论每种技术的优缺点以及在实际生产中的应用。
高分子材料应用范围
展示高分子材料在不同领域的广泛应用,包括医疗、电子、汽车等,并讨论其在可持续发展中的作用。
总结与展望
总结高分子物理的重要概念,并展望未来的发展方向,探讨高分子物理在新材料研究中的前景。
《高分子物理》PPT课件
这份PPT课件将帮助您了解《高分子物理》的重要概念和应用。通过丰富的 内容和精美的图片,让我们一起探索高分子物理的奇妙世界。
高分子物理概述
介绍高分子物理学的基本概念和理论,包括分子结构、分子力学以及高分子 的物理特性。
高分子材料的物理性质
深入了解高分子材料的物理性质,例如强度、弹性、热传导性等,解释其在 不同应用领域中的优势。

高分子物理化学全套PPT课件课件

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通过深入研究高分子材料的微观结构和宏观性能之间的关系,为高分 子材料的设计和制备提供理论指导。
探索新型高分子材料的合成方法
发展新型的高分子合成方法,实现高效、环保、低成本的合成,提高 高分子材料的性能和功能。
拓展高分子材料的应用领域
将高分子材料应用于新能源、生物医学、环保等领域,开发具有创新 性和实用性的高分子材料。
高分子物理化学的发展历程
• 总结词:高分子物理化学的发展历程包括起步阶段、成长阶段和繁荣阶段,其 发展推动了人类社会的进步。
• 详细描述:高分子物理化学的发展历程可以追溯到20世纪初,当时科学家开 始对高分子物质进行研究,并发现了高分子化合物的长链结构和多分散性等特 点。随着研究的深入,人们逐渐认识到高分子物质的结构和性质在不同尺度上 存在差异,并开始从微观到宏观的不同尺度上进行研究。在成长阶段,高分子 物理化学的研究领域不断扩大,涉及的学科也越来越多,如物理学、化学、生 物学等。同时,人们开始将高分子物理化学应用于实际生产和生活中,推动了 相关产业的发展。进入21世纪后,随着科学技术的发展和人类对物质世界的 认识不断深入,高分子物理化学的研究进入繁荣阶段。人们开始深入研究高分 子物质的结构和性质,探索其在不同环境下的变化规律和机制,为解决实际问 题提供更加精准的理论支持。同时,随着计算机技术和数值模拟方法的不断发 展,人们可以更加方便地模拟和预测高分子物质的行为和性能,进一步推动相 关领域的发展。总之,高分子物理化学的发展历程是一个不断创新和发展的过 程,其发展推动了人类社会的进步。
高分子物理化学全套 ppt课件
目录
• 高分子物理化学概述 • 高分子结构与性质 • 高分子合成与制备 • 高分子反应与改性 • 高分子材料性能与应用 • 高分子物理化学前沿研究

高分子物理与化学 第8章 高分子的化学反应

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。

高分子物理第八章

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。

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

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。

14高分子物理课件第八章高弹性 58页PPT文档

14高分子物理课件第八章高弹性 58页PPT文档
FW
• 外力做的功作为体系的能量被储存起来。交
联网络变形时体积不变,则 dF fdl
Fe l

1 2
NkT
( 2

2


3)
橡胶的张力(拉伸力) f
l
l0
f F le l T ,V F e l T ,V l T ,V N lk 0 T (1 2)

3/ 2
C

k

ln
2
3 h2

FU T S TS
F(x)

k
T
3x2 2 h2
C T
F(x)

k
T
3x2 2 h2

CT

f F(x) 3kT x
x
h2
3 kT h2
称为熵弹性常数
3
(x,y,z)2h2
0
10
20
30
40
x (nm)
(x)105
Boltzmann熵公式:
Skln
几率密度最高即熵值最大
x (nm)
自然状态
受力状态
3
(x)2 h2
3/2
exp23hx22

S(x)kln(x)Ck23hx22

H
H
C=C
CH2
CH2
丁二烯
50-80%
丁腈橡胶
-- --
HH CC H CN n
丙烯腈
橡胶示例
-- -- -- --
HH CC HH
乙烯
<50%
HH CC CH3 H
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交联高聚物 t
13
力学松弛或粘弹现象
4.力学松弛:高聚物力学性质随时间而变化的现象 称为力学松弛或粘弹现象
5.线性粘弹性:若粘弹性完全由符合虎克定律的理想 弹性体和符合牛顿定律的理想粘性体所组合来描述, 则称为线性粘弹性 Linear viscoelasticity
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
2021/3/1
15
2. 蠕变曲线:
理想弹性体和粘性体的 蠕变和蠕变回复
对σ0 理 想 0 t1 弹ε 性体ε0
t2 t
σ
对 σ0


0 t1

性ε
体 ε0
t2
t
0 t1
t2 t
0 t1
t2
t
2021/3/1
16
高分子材料蠕变包括三个形变过程:
(i)普弹形变(1):
聚合物受力时,瞬时发 生的高分子链的键长、键角 变化引起的形变,形变量较 小,服从虎克定律,当外力 除去时,普弹形变立刻完全 回复。
7
弹性与粘性比较
弹性 能量储存 形变回复 虎克固体
E
E(,,T) 模量与时间无关
2021/3/1
粘性
能量耗散 永久形变 牛顿流体
d
dt
E(,,T,t)
模量与时间有关
8
思考题
• 理想弹性体的应力取决于 性体的应力取决于 。
,理想黏
2021/3/1
9
理想弹性体、理想粘性液体 和粘弹性
理想弹性体(如弹簧)在外力作用下平衡形变瞬 间达到,与时间无关;理想粘性流体(如水)在 外力作用下形变随时间线性发展。
2021/3/1
2
§8-1 粘弹性的基本概念
普通粘、弹概念
弹 – 由于物体的弹性作用使之射出去。
弹簧 – 利用材料的弹性作用制得的零件,在外力 作用下能发生形变(伸长、缩短、弯曲、扭转 等),除去外力后又恢复原状。
粘 – 同黏: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。
2021/3/1



E
0 t1
ε ε0
t2 t
存 在 依

0 t1
t2 t

2021/3/1
6
牛顿定律 Newton’s law
Ideal viscous liquid 理想粘性液体
.
d
dt
σ
σ0
粘度 Viscosity
形外 变力 与除
1 η
0 t1
ε
2
时去
t2
t
间后
有完
关全



0 t1
t2
t
2021/3/1
t2
t
2021/3/1
18
(iii)粘性流动(3):
受力时发生分子链的相对位移,外力除去后粘 性流动不能回复,是不可逆形变。
3
2021/3/1
t1 t2
3
0
t
t
19
当聚合物受力时,以上三种形变同时发生
2+3
1
t1
t2
1
2
0[E 1 1E 1 2(1et/)t]
3
t
1加力瞬间,键长、键角立即产生形变,形变直线上升 2通过链段运动,构象变化,使形变增大 3分子链之间发生质心位移
1
t1
t2
t
普弹形变示意图
1
0
E1
D10
2021/3/1
17
(ii)高弹形变(2): High elastic deformation
聚合物受力时,高分子链通过链段运动产生的形 变,形变量比普弹形变大得多,但不是瞬间完成,形 变与时间相关。当外力除去后,高弹形变逐渐回复。
2
2
0
E2
(1et/)
t1
2021/3/1
20
思考题
• 黏弹性表现最为明显的温度是 • A. <Tg B. Tg 附近 C. Tf 附近
2021/3/1
21
Creep recovery 蠕变回复
1 2
3
0
t2
t
1撤力一瞬间,键长、键角等次级运动立即回复,
形变3分子链间质心位移是永久的,留了下来
3.粘弹性:聚合物的形变与时间有关,但不成线性 关系,两者的关系介乎理想弹性体和理想粘性体 之间,聚合物的这种性能称为粘弹性。
2021/3/1
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高聚物粘弹性 The viscoelasticity of polymers
•高聚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 •聚合物受力时,应力同时依赖于应变和应变速 率,即具备固、液二性,其力学行为介于理想 弹性体和理想粘性体之间。
2.理想的粘性液体:符合牛顿流体的流动定律的流体,= 特点:应力与切变速率呈线性关系,受外力时应变随时间线性 发展,除去外力应变不能恢复。
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虎克定律 Hooke’s law
Ideal elastic solid 理想弹性体
E 弹性模量 E Elastic modulus
形 变
σ

σ0
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3.不同聚合物的蠕变曲线: 线形和交联聚合物的蠕变全过程
线形聚合物
交联聚合物
形变随时间增加而增大, 蠕变不能完全回复
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t 形变随时间增加而增大, 趋于某一值,蠕变可以完 全回复
第八章 聚合物的黏弹性
学习目的与要求
掌握聚合物的黏弹性能表现形式; 掌握时间-温度等效原理及应用; 了解描述黏弹性的数学模型:Maxwell模型及Kelvin模型; 了解Boltzmann叠加原理。
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第八章 聚合物的黏弹性
本章的主要内容 • 粘弹性的基本概念 • 高聚物的黏弹现象 • 黏弹性的数学模型 • Boltzmann叠加原理 • 时间-温度等效原理
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§8-2 高聚物的黏弹现象
一、静态粘弹性 应力或应变恒定,不是时间的函数时,聚合物材料所表
现出来的粘弹现象。
(一)蠕变Creep
1、定义:
在一定的温度和较小的恒定应力(拉力,扭力或压力等)作 用下,材料的形变随时间的增长而逐渐增加的现象。
若除掉外力,形变随时间变化而减小--称为蠕变回复。 物理意义:蠕变大小反映了材料尺寸的稳定性和长期负载能力。
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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
典 小分子固体 – 弹性 型 小分子液体 – 粘性
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§8-1 粘弹性的基本概念
1.理想弹性固体:受到外力作用形变很小,符合胡克定 律 =E1, E1普弹模量。 特点:受外力作用平衡瞬时达到,除去外力应变立即恢复。
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For polymers 对高聚物而言
Polymer
Ideal viscous liquid
Polymer Ideal elastic solid
非牛顿流体
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t
与弹性体有区别
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ε
0
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Comparison
= const.
理想粘性体
理想弹性体 线形高聚物
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