第八章聚合物的屈服和断裂

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第八章聚合物的屈服和断裂

第八章聚合物的屈服和断裂一、基本概念1、韧性破坏；脆性破坏；脆化温度2、强迫高弹形变；冷流；细颈3、银纹；屈服；银纹屈服；剪切屈服4、拉伸强度；抗弯强度；弯曲模量；冲击强度；硬度5、应变诱发塑料─橡胶转变6、应变软化现象；应变变硬化现象7、银纹；裂缝；应力集中二、选择题1、下列高聚物中，拉伸强度最高的是( )A,低密度聚乙烯B,聚苯醚C,聚甲醛2、非晶态聚合物作为塑料使用的最佳温度区间为( )A,Tb---Tg B,Tg---Tf C,Tg以下3、甲乙两种聚合物材料的应力---应变曲线如图所示, 其力学性能类型和聚合物实例分别为( )A,甲聚合物:硬而强,硬聚氯乙稀;乙聚合物:软而韧,聚异戊二稀B,甲聚合物:硬而脆,聚甲基丙稀酸甲酯;乙聚合物:软而弱,聚丁二稀C,甲聚合物:硬而强,固化酚醛树酯;乙聚合物:软而韧 ,聚合物凝胶D,甲聚合物:硬而脆,硬聚氯乙稀;乙聚合物:软而弱,聚酰胺4、韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法错误的是（）。

A、与拉伸方向平行B、有明显的双折射现象C、分子链高度取向D、每个剪切带又由若干个细小的不规则微纤构成5、拉伸实验中，应力－应变曲线初始部分的斜率和曲线下的面积分别反映材料的（）。

A、拉伸强度、断裂伸长率B、杨氏模量、断裂能C、屈服强度、屈服应力D、冲击强度、冲击能6、在聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸试验中，温度升高则（）。

Ａ、σB升高、εB降低，B、σB降低、εB升高，C、σB升高、εB升高，Ｄ、σB降低、εB降低，7、聚苯乙烯在张应力作用下，可产生大量银纹，下列说法错误的是（）。

A、银纹是高度取向的高分子微纤构成。

B、银纹处密度为0，与本体密度不同。

C、银纹具有应力发白现象。

D、银纹具有强度，与裂纹不同。

8、杨氏模量、冲击强度、应变、切变速率的量纲分别是（）。

A、N/m2, J/m2, 无量纲, S-1，B、N, J/m, 无量纲, 无量纲C、N/m2, J, 无量纲, 无量纲D、N/m2, J, m, S-19、可较好解释高抗冲聚苯乙烯（HIPS）增韧原因的为（）。

高分子物理-第八章解析

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，因而细颈不再变形，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。
b . 分子量
M降低，分子堆砌紧密，Tb与Tg靠近； M升高，ΔT=Tg—Tb 升高。
（二）晶态高聚物的应力-应变曲线
晶态高聚物一般包括含有晶区和非晶区两部分，因此晶态高聚物的冷拉也包括晶区和非晶区部分。
整个曲线可视为三条直线组成。
第一段：拉伸初期、应力增加较快，应变增加较小，
实验证明，链段运动的松弛时间与应力之间有如下关系
E
0e RT
E ：活化能
：与材料相关的常
数
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。
无定形聚合物的冷拉
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。
第一节高聚物的塑性和屈服
一、应力-应变曲线
先介绍几个概念
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。

聚合物的屈服与断裂

强迫高弹形变产生的原因或玻璃态下链段的运动是如何发生的？
松弛时间与应力的关系：?＝?0
exp?? ?
?
E－??
kT
??? ?
E－链段运动活化能
?－材料常数
? 由上式可见， ? 越大，越小，即外力降低了链段在外
力作用方向上的运动活化能，因而缩短了沿力场方向的松
弛时间，当应力增加致使链段运动松弛时间减小到与外力
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又称塑性形变
讨论玻璃态聚合物的强迫高弹形变和橡胶高弹形变的异同：
.
.
..
?1 ? ?2 ? ?3 ? ?4
即增加应变速率与
降低温度的效应是
等效的。
(3) 环境压力
研究发现，对许多非晶聚合物，如PS、PMMA 等，其脆韧转变行为还与环境压力有关。
右图可见，PS在低环境压力（常压）下呈脆性断裂特点，强度与断裂伸长率都很低。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。
作用时间同一数量级时，链段开始由蜷曲变为伸展，产生
强迫高弹变形。
也就是在外力的作用下，非晶聚合物中本来被冻结的链段被强迫运动，使高分子链发生伸展，产生大的形变。但由于聚合物仍处于玻璃态，当外力移去后，链段不能再运动，形变也
就得不到回复，只有当温度升至 Tg附近，使链段运动解冻，形
变才能复原。
强迫高弹形变的定义
Point of elastic limit 弹性极限点

第八章聚合物的力学性能

3）聚合物的屈服应力对应变速率有依赖性，随应变速率增加屈服应力增加；
4）聚合物的屈服应力随温度的增加而降低，到达玻璃化温度时屈服应力降低为零； 5）聚合物可以产生两种形式屈服：银纹屈服和剪切屈服；
一、银纹屈服——Craze 聚合物受到张应力作用后，
由于应力集中产生分子链局部取向和塑性变形，在材料表面或内部垂直于应力方向上形成的长100、宽10、厚为微米左右的微细凹槽或裂纹的现象。
可以向真应力—应变曲线作出两条切线，说明试样受力会屈服并稳定发展，直至所有试样都细颈化。
§8-3 聚合物的屈服
1）聚合物材料的屈服应变比一般材料的屈服应变大的多。金属材料的屈服应变一般为0.01或更小，而高分子材料的屈服应变可达0.1~0.2左右；
2）许多聚合物屈服后随应变增加应力反而有一定的下降——应变软化现象；
σ
在高拉伸速度下 σY >σB，导致试样在未发生屈服就断裂。因此只有在较慢的拉伸速度下，玻璃态聚合物的强迫高弹形变才可以发生。
3）分子结构分子链柔性好的聚合物不容易在玻璃态下发生强迫高弹形变，而刚性链聚合物却相对容易发生强迫高弹形变。 1）柔性链聚合物形成玻璃态时分子链堆砌非常紧密，链段活动空间很小，在玻璃态下链段运动非常困难，需要很大外力才能使链段发生运动。所以柔性链聚合物在玻璃态下难以发生强迫高弹形变———Tb较高。 2）刚性链聚合物冷却成玻璃态时分子链之间堆砌的比较松散，链段活动余地很大，施加不太大的外力作用链段的运动就可以发生，容易出现强迫高弹形变——Tb较低。
三、聚合物应力— 应变曲线的类型
五种应力-应变曲线的特征
类型
硬而脆硬而强强而韧软而韧软而弱
模量

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。

聚合物的应力-应变曲线

❖ 玻璃态聚合物的拉伸与结晶聚合物的拉伸相似之处：
即两种拉伸过程均经历弹性变形、屈服、发展大形变以及应变硬化等阶段，其中大形变在室温时都不能自发回复，而加热后则产生回复，故本质上两种拉伸过程造成的大形变都是高弹形变。该现象通常称为“冷拉”。
❖ 两种拉伸过程又有区别：
即产生冷拉的温度范围不同，玻璃态聚合物的冷拉温度区间是Tb到Tg，而结晶聚合物则为Tg至Tm；另一差别在于玻璃态聚合物在冷拉过程中聚集态结构的变化比晶态聚合物简单得多，它只发生分子链的取向，并不发生相变，而后者尚包含有结晶的破坏，取向和再结晶等过程。
4、聚合物具有的应力-应变曲线类型：
（1）硬而脆（聚苯乙烯，
PMMA等）（2）硬而韧（尼龙等）（3）硬而强（PVC与PS的
共混物）（4）软而韧（橡胶）（5）软而弱
(无规PP)
❖ 五种不同类型材料的比较
聚合物力学类型软而弱软而韧硬而脆硬而强硬而韧
聚合物应力 —应变曲线
模量（刚性）
2、外界条件对应力-应变曲线的影响
❖（1）不同温度
随温度的增加应力-应变曲线的类型从硬而脆的变为软而韧的。
T
a: T<<Tg b: T<Tg c: T<Tg 几十度 d: Tg以上
T
脆断屈服后断韧断
无屈服
❖ （2）不同拉伸速率
速度
.
.
..
拉伸速率 1 2 3 4
速度
时温等效原理：拉伸速度快 = 时间短
3.0
1.2～1.6
2.9～3.0 2.4～2.6 1.3 2.6 2.0～3.0 2.8 3.2
2.0～2.1
0.9

高分子物理课件8聚合物的屈服和断裂

解：=0， n=0
=45， s=0/2
0=30MP 0=40MP
先，拉断
（2）.已知材料的最大抗张强度为30MP，最大抗剪强度为
10MP，试问此材料是受张力破坏还是剪切作用下形变？
解：=0， n=0
0=30MP
=45， s=0/2 0=20MP
先，发生形变
8 聚合物的屈服和断裂
Shear bana
在细颈出现之前试样上出现与拉伸方向成 45角的剪切滑移变形带
8 聚合物的屈服和断裂
（3） Crazing 银纹
银纹现象为聚合物所特有，它是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，以至于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10 µm左右、厚度约为1 µm 的微细凹槽的现象
(a) Different
T
temperature
T
Temperature Example-PVC,Tg=80℃ Results
a: T<<Tg b: T<Tg
0°C 0~50°C
脆断屈服后断
c: T<Tg (几十度)
50~70°C
韧断
d: T接近Tg
70°C
无屈服
8 聚合物的屈服和断裂
(b) Different strain rate
要非常迅速。特 ➢屈服应力对应变速率和温度都敏感。征 ➢屈服发生时，拉伸样条表面产生“银纹”或“剪切
带”,继而整个样条局部出现“细颈”。
8 聚合物的屈服和断裂
Strain softening 应变软化
弹性变形后继续施加载荷，则产生塑性形变，称为继续屈服，包括： ➢应变软化：屈服后，应变增加，应力反而有稍许下跌的现象，原因至今尚不清楚。 ➢呈现塑性不稳定性，最常见的为细颈。 ➢塑性形变产生热量，试样温度升高，变软。 ➢发生“取向硬化”，应力急剧上升。 ➢试样断裂。

高分子物理习题答案(名词解释4-9章)

第4章聚合物的分子量与分子量分布1.统计平均分子量由于聚合物分子量具有两个特点，一是其分子量比分子大几个数量级，二是除了有限的几种蛋白质高分子外，分子量都不是均一的，都具有多分散性。

因此，聚合物的分子量只有统计意义，用实验方法测定的分子量只是具有统计意义的平均值。

2.微分分子量的分布函数0000()()()1()1n M dM n m M dM mx M dM w M dM ∞∞∞∞====⎰⎰⎰⎰以上是具有连续性的分子量分布曲线 3.分子量分布宽度实验中各个分子量与平均分子量之间差值的平方平均值 4.多分散系数α表征聚合物式样的多分散性。

w n M M α=或zwM M α= 5. Tung (董履和)分布函数表征聚合物的分子量分布，是一种理论分布函数，在处理聚合物分级数据时十分有用。

6.散射介质的Rayleigh 比表征小粒子所产生的散射光强与散射角之间的关系，公式为2(,)iI r R I θθγ= 7.散射因子()P θ表征散射光的不对称性参数，()P θ是粒子尺寸和散射角的函数。

具体公式如下：222216()1sin 3()2P S πθθλ-=-'注：nλλ'=，2S--均方旋转半径，λ'-入射光在溶液中的波长8.特性粘数[]η表示高分子溶液0c →时，单位浓度的增加对溶液比黏度或相对黏度对数的贡献，具体公式如下：0ln []limlimsprc c ccηηη→→==9.膨胀因子χχ维溶胀因子，在Flory 特性黏数理论中应用方式为;2220h hχ=10. SEC 校正曲线和普适校正曲线(1) SEC 校正曲线：选用一组已知分子量的单分散标准样品在相同的测试条件下做一系列的色谱图。

(2) 普适校正曲线：322()[]h Mφη=以lg[]M η对e V 作图，对不同的聚合物试样，所得的校正曲线是重合的。

第5章聚合物的分子运动和转变1.玻璃-橡胶转变(玻璃化转变)非晶态聚合物的玻璃化转变即玻璃-橡胶转变，对于晶态聚合物是指其中的非晶部分的这种转变。

高分子物理习题库1

第一章高分子链的结构一、概念构型构象均方末端距链段全同立构无规立构二、选择答案1、高分子科学诺贝尔奖获得者中，（）首先把“高分子”这个概念引进科学领域。

A 、H. Staudinger,B 、K.Ziegler, G .Natta,C 、P. J. Flory,D 、H. Shirakawa2、下列聚合物中，（）是聚异戊二烯(PI)。

A 、 CCH 2n CH CH 23B 、O C NH O C NH C 6H 4C 6H 4n C 、 CH Cl CH 2n D 、OC CH 2CH 2O O n O C3、链段是高分子物理学中的一个重要概念，下列有关链段的描述，错误的是（）。

A 、高分子链段可以自由旋转无规取向，是高分子链中能够独立运动的最小单位。

B 、玻璃化转变温度是高分子链段开始运动的温度。

C 、在θ条件时，高分子“链段”间的相互作用等于溶剂分子间的相互作用。

D 、聚合物熔体的流动不是高分子链之间的简单滑移，而是链段依次跃迁的结果。

4、下列四种聚合物中，不存在旋光异构和几何异构的为（）。

A 、聚丙烯，B 、聚异丁烯，C 、聚丁二烯，D 、聚苯乙烯5、下列说法，表述正确的是（）。

A 、工程塑料ABS 树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。

B 、ABS 树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀，可提高制品拉伸强度和硬度。

C 、ABS 树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性，可改善冲击强度。

D 、ABS 树脂中丙烯腈组分利于高温流动性，便于加工。

6、下列四种聚合物中，链柔顺性最好的是（）。

A 、聚氯乙烯，B 、聚氯丁二烯，C 、顺式聚丁二烯，D 、反式聚丁二烯7、在下列四种聚合物的晶体结构中，其分子链构象为H 31螺旋构象为（）。

A 、聚乙烯，B 、聚丙烯，C 、聚甲醛，D 、聚四氟乙烯8、在热塑性弹性体SBS 的相态结构中，其相分离结构为（ B ）。

A 、 PS －连续相，PB －分散相； B 、PB －连续相，PS －分散相；B 、 P S 和PB 均为连续相； D 、PS 和PB 均为分散相9、自由基聚合制得的聚丙烯酸为（）聚合物。

高分子科学-第8章聚合物的屈服与断裂讲解

聚合物的断裂
脆性断裂 :屈服点前断裂韧性断裂：屈服点后断裂
12
8.1.2 影响应力-应变曲线的因素
1. 温度
1
曲线1： T《Tg ，硬玻璃态，键长键角的变化，形变小，高模量——
2
3
T
脆性断裂
4
曲线2.3： Tb<T<Tg，软玻璃态：
出现强迫高弹形变，外力除
16
玻璃态聚合物与结晶聚合物的拉伸比较
相似：
都经历弹性形变、屈服、发展大形变、应变硬化、断裂等阶段。
其中大形变在室温时都不能自发回复，加热后可回复，故本质上两种拉伸造成的大形变都是强迫高弹形变——“冷拉”。
区别：
（1）产生冷拉的温度范围不同，
非晶态Tb～Tg
结晶态Tb～Tm
（2）玻璃态聚合物在冷拉过程中凝聚态只发生分子链的取向不发生相变；晶态聚合物还包含结晶的破坏、取向和再结晶等过程(相变）。
屈服
（链段开始运动）
应变硬化
（分子链沿外力取向形变不可回复）
应变软化
（链段运动）
冷拉（强
迫高弹形变）
7
强迫高弹形变
玻璃态高聚物在屈服点后大外力作用下发生的大形变，本质与橡胶的高弹形变一样都是链段运动引起的，并不是分子链的滑移，只不过表现形式有差别。由于聚合物处在玻璃态，形变在停止拉伸后无法自动恢复，但是如果让温度升到Tg附近形变又可恢复。
（1）温度：Tb~Tg
0
exp
E
RT
温度越低
链段运动的松强迫高弹形变弛时间τ越大
必须使用更大外力
存在一个特征温度Tb，如果低于该温度，玻璃态高聚物不能发生强迫高弹形变，而只会发生脆性断裂，该温度称为

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。

聚合物的力学性能ppt课件

பைடு நூலகம்呈发亮的银色条纹，因此称为银纹。
25
第八章聚合物的力学性能
2.银纹与裂缝的区别：裂缝是空的，内部无聚合物；而裂纹内
部并不是完全空的，含有40％左右的聚合物仍然具有强度和
粘弹现象－称为银纹质－联系起两银纹面的树状或者片状高度
取向聚合物。银纹处的密度低，折光指数低，故在界面上出现
全反射现象。
26
第八章聚合物的力学性能
29
第八章聚合物的力学性能
8.6影响聚合物实际强度的因素
凡是有利于提高材料的弹性模量、有利于增加断裂过程的表面
功和增加分子稳定性的因素，都使材料的强度提高；凡是使材
料形成弱点而增加应力分布的不均匀性的因素，都使材料的强
度下降。
影响聚合物材料强度因素有内因和外因两个因素。
30
第八章聚合物的力学性能
原因：取向后分子沿外力的方向有序排列，断裂时主价键比
塑性形变
Strain hardening
应变硬化
B
y
图2 非晶态聚合物在玻璃态的应力-应变曲线
5
聚合物的力学性能
6
聚合物的力学性能
从分子运动解释非结晶聚合物应力－应变曲线
（Molecular motion during tensile test 拉伸过程中高分子链的运动）
I Elastic deformation
这是时-温等效原理在高分子力学行为中的体现。
23
第八章聚合物的力学性能
8.4.2 断裂的裂缝理论
实验证明目前的工艺水平不能保证材料的表面和结构中不存在
裂缝和缺陷基于此断裂理论认为：这些裂缝和缺陷会使应力集
中于裂缝的尖端处，而远远高于试样所受的平均应力，当它达

高分子物理名词解释

一、概念与名词第一章高分子链的结构高聚物的结构指组成高分子的不同尺度的结构单元在空间相对排列，包括高分子的链结构和聚集态结构。

高分子链结构表明一个高分子链中原子或基团的几何排列情况。

聚集态结构指高分子整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和织态结构。

近程结构指单个大分子内一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构。

远程结构指单个高分子的大小和在空间所存在的各种形状称为远程结构化学结构除非通过化学键的断裂和生成新的化学键才能改变的分子结构为化学结构。

物理结构而一个分子或其基团对另一个分子的相互作用构型分子中各原子在空间的相对位置和排列叫做构型，这种化学结构不经过键的破坏或生成是不能改变的。

旋光异构结构单元-CH2--C*HR-型的高分子，由于每一个结构单元含有一个C*，因此，它们在高分子链中有三中键接方式，即全同、间同、无规立构，此即为旋光异构。

全同立构结构单元-CH2--C*HR-型的高分子，由于每一个结构单元含有一个C*，因此，它们在高分子链中有三种键接方式，若高分子链中C*的异构体是相同的，此即为全同立构。

间同立构结构单元-CH2--C*HR-型的高分子，由于每一个结构单元含有一个C*，因此，它们在高分子链中有三种键接方式，若高分子链中C*的两种异构体是交替出现的，此即为间同立构。

无规立构结构单元-CH2--C*HR-型的高分子，由于每一个结构单元含有一个C*，因此，它们在高分子链中有三种键接方式，若高分子链中C*的两种异构体是无规则出现的，此即为无规立构。

有规立构全同和间同立构高分子统称为有规立构。

等规度全同立构高分子或全同立构高分子和间同立构高分子在高聚物中的百分含量。

几何异构当主链上存在双键时，而组成双键的两个碳原子同时被两个不同的原子或基团取代时，即可形成顺反异构，此即为几何异构。

顺反异构当主链上存在双键时，而组成双键的两个碳原子同时被两个不同的原子或基团取代时，即可形成顺反异构，此即为几何异构。

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

2019年整理11级高分子物理7 聚合物的屈服和断裂精品资料

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7.3.4 聚合物的理论强度
第三种情况，断裂时部分氢键或范德华力的破坏。
估算出氢键和范德华键的拉伸强度分别为400MPa和 120MPa，与实际测得的高度取向纤维的强度是同数量级。
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7.4 影响聚合物实际强度的因素
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7.4.1 聚合物本身结构的影响
2. 纤维状填料
纤维填料中使用最早的是各种天然纤维，如棉、麻、丝及其织物等。后来，发展了玻璃纤维。
纤维填料在橡胶轮胎和橡胶制品中，主要作为骨架，以帮助承担负荷。通常采用纤维的网状织物，俗称为帘子布。
在热固性塑料中常以玻璃布为填料，得到得谓玻璃纤维层压塑料，强度可与钢铁媲美。
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当原子热运动的无规热涨落能量超过束缚原子间的势垒时，会使化学键离解，从而发生断裂。
承载寿命
＝ 0
exp

U
0

kT
B

拉伸应力
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7.3.3 微裂纹
微裂纹也称为银纹：聚合物在张应力作用下，出现于材料的缺陷或薄弱处，与主应力方向垂直的长条形微细凹槽。
长100μm、宽10μm、厚1μm
2a b

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max 0 1 2
c

2 0
c

b2/a
锐口的应力集中系数比钝口的大得多。
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7.4.3 应力集中的影响
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7.4.4 增塑剂的影响

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