高分子材料的高弹性
高分子材料的变形行为
高分子材料的变形行为高分子材料是一种由长链分子组成的材料，具有许多独特的物理和化学性质。
它们广泛应用于各个领域，如塑料制品、纺织品、医疗器械等。
在使用过程中，高分子材料的变形行为对其性能和应用起着至关重要的作用。
一、弹性变形高分子材料在受到外力作用时具有一定的弹性变形能力。
当外力作用消失后，材料会恢复初始形状。
这种弹性变形主要是由于高分子材料内部的分子链的弹性回弹作用引起的。
高分子材料的分子链通常由相互之间的化学键连接，分子间的键长和键角可以通过变形来适应外力作用。
这种弹性变形可以使高分子材料具有良好的回弹性和柔韧性。
二、塑性变形高分子材料在受到较大的外力作用时，会发生塑性变形。
与弹性变形不同，塑性变形是指材料在外力作用下无法完全恢复其初始形状。
这是因为分子链在受到外力作用时会发生断裂或重新排列，使材料的内部结构发生改变。
塑性变形可以使材料产生更大的变形量，但也会降低材料的强度和刚度。
三、蠕变蠕变是高分子材料长期受到静态外力作用时发生的一种缓慢的变形现象。
这种变形主要是由于分子链的滑移和分子之间的长程运动引起的。
在高温和高应力的条件下，分子链会相互穿越和滑移，导致材料发生形变。
蠕变会导致高分子材料的尺寸和形状发生改变，影响其应用效果。
四、破坏行为高分子材料在受到较大外力作用时会发生破坏。
这种破坏行为可以分为脆性破坏和韧性破坏两种。
脆性破坏是指材料在受到外力作用后，突然发生断裂或破碎。
这种破坏主要是由于高分子材料内部的缺陷、孔隙或分子链的断裂引起的。
韧性破坏则是指材料在受力作用下逐渐发生塑性变形，并最终发生断裂。
不同材料的破坏行为取决于其分子结构、晶体结构和外力作用方式等因素。
五、变形行为的调控为了提高高分子材料的性能和延长其使用寿命，可以通过调控材料的变形行为来实现。
例如，可以通过添加增韧剂来提高材料的抗拉强度和韧性，减少塑性变形的发生。
也可以通过控制材料的分子链长度和分子间交联程度来改变材料的弹性行为。
常见的高分子材料
常见的高分子材料
高分子材料是一类具有高分子量的大分子化合物，由许多重复单元组成，常见的高分子材料包括塑料、橡胶和纤维材料等。
这些材料具有许多优良的性质，如韧性、抗拉强度、耐磨损、耐腐蚀等，因此在各个领域都有广泛的应用。
塑料是一种常见的高分子材料，其分子结构由碳、氢等有机化合物组成。
塑料具有轻质、耐腐蚀、绝缘性能好等特点，因此广泛应用于包装、建筑、电子等领域。
常见的塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
橡胶是一种高分子弹性材料，其分子结构由重复的弹性单元组成。
橡胶具有良好的弹性、耐磨损和抗裂性能，因此被广泛应用于轮胎、密封件、橡胶管等领域。
常见的橡胶有天然橡胶和合成橡胶。
纤维材料是一种由长丝或纤维形成的高分子材料，其分子结构由多个重复单元组成。
纤维材料具有优异的拉伸性能、抗挤压性能和耐磨性能，因此被广泛应用于衣物、绳索、建筑材料等领域。
常见的纤维材料有棉纤维、尼龙纤维、涤纶纤维等。
除了上述常见的高分子材料外，还有许多其他种类的高分子材料。
例如，聚氨酯是一种具有良好弹性和耐磨损性能的高分子材料，常用于制作床垫、汽车内饰等产品。
聚碳酸酯是一种具有高耐热性和高透明度的高分子材料，常用于制作眼镜、手机壳等产品。
聚酰亚胺是一种具有优异的机械性能和耐热性能的高分子材料，常用于制作飞机零部件、电子器件等。
总之，高分子材料是一类具有重要应用价值的材料，其丰富的性能和广泛的应用领域使其成为现代工业发展的关键材料之一。
随着科学技术的不断进步，高分子材料的研究和开发也在不断推进，为人们创造更多的便利和可能性。
高分子材料的高弹性和粘弹性
第二节高分子材料的高弹性和粘弹性本章第二、三节介绍高分子材料力学性能。
力学性能分强度与形变两大块，强度指材料抵抗破坏的能力，如屈服强度、拉伸或压缩强度、抗冲击强度、弯曲强度等；形变指在平衡外力或外力矩作用下，材料形状或体积发生的变化。
对于高分子材料而言，形变可按性质分为弹性形变、粘性形变、粘弹性形变来研究，其中弹性形变中包括普通弹性形变和高弹性形变两部分。
高弹性和粘弹性是高分子材料最具特色的性质。
迄今为止，所有材料中只有高分子材料具有高弹性。
处于高弹态的橡胶类材料在小外力下就能发生 100-1000% 的大变形，而且形变可逆，这种宝贵性质使橡胶材料成为国防和民用工业的重要战略物资。
高弹性源自于柔性大分子链因单键内旋转引起的构象熵的改变，又称熵弹性。
粘弹性是指高分子材料同时既具有弹性固体特性，又具有粘性流体特性，粘弹性结合产生了许多有趣的力学松弛现象，如应力松弛、蠕变、滞后损耗等行为。
这些现象反映高分子运动的特点，既是研究材料结构、性能关系的关键问题，又对正确而有效地加工、使用聚合物材料有重要指导意义。
一、高弹形变的特点及理论分析（一）高弹形变的一般特点与金属材料、无机非金属材料的形变相比，高分子材料的典型高弹形变有以下几方面特点。
1、小应力作用下弹性形变很大，如拉应力作用下很容易伸长100%~1000% （对比普通金属弹性体的弹性形变不超过 1%）；弹性模量低，约 10 -1~10MPa （对比金属弹性模量，约 104~10 5MPa ）。
2、升温时，高弹形变的弹性模量与温度成正比，即温度升高，弹性应力也随之升高，而普通弹性体的弹性模量随温度升高而下降。
3、绝热拉伸（快速拉伸）时，材料会放热而使自身温度升高，金属材料则相反。
4、高弹形变有力学松弛现象，而金属弹性体几乎无松弛现象。
高弹形变的这些特点源自于发生高弹性形变的分子机理与普弹形变的分子机理有本质的不同。
（二）平衡态高弹形变的热力学分析取原长为 l0的轻度交联橡胶试样，恒温条件下施以定力f，缓慢拉伸至 l0+ d l 。
第2章 高分子材料的高弹性与粘弹性
14
高分子材料性能学
高弹形变可分为平衡态形变（可逆）和非平衡态
形变（不可逆）两种
假设橡胶被拉伸时发生高弹形变，除去外力后可
完全回复原状，即变形是可逆的，所以可用热力
学第一定律和第二定律来进行分析
15
高分子材料性能学
dl
f
f
体系的内能受三个因素影响： (1)拉伸功 (2)体积变化功 (3)热量变化
h2 S KN 2 ( 21 2 2 32 3) 3
交联网络的构象熵
1 2 2 S Nk (1 2 3 3) 2 2
33
高分子材料性能学
⊿F= ⊿U-T⊿S；⊿U=0 根据赫姆霍尔兹自由能定义：恒温过程中，外力对 体系作的功等于体系自由能的增加。 橡胶弹性贮能方程
粘弹性
同时具有弹性形变和粘 性形变
橡胶：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
3
高分子材料性能学
2.1 高弹性
高弹性——聚合物（在Tg以上）处于高弹态时所表
现出的独特的力学性质，又称橡胶弹性
橡胶、塑料、生物高分子在Tg~Tf间都可表现 出一定的高弹性
4
高分子材料性能学
2.1.1 高弹性的特点
使Байду номын сангаас胶的内能随伸长变化
使橡胶的熵变随伸长变化
17
高分子材料性能学
理想弹性变形时，体系内能不变化
U 0 l T ,V
S f T l T ,V
只对理想橡胶成立
理想橡胶在等温拉伸过程中，弹性回复力主要
是由体系熵变所贡献的。
据上式拉伸功-fdl=TdS=dQ,将转变成热量,若过程进行的快, 体系来不及与外界进行热交换,拉伸功使橡胶升温.
六种高弹性高分子材料的分析、选择、改性(精)
项目14布置
第一组：请为低耐热塑料的生产选择合适的高分子材料； 第二组：请为中耐热塑料的生产选择合适的高分子材料； 第三组：请为高耐热塑料的生产选择合适的高分子材料； 第四组：请为热变形温度＞200℃的塑料制品的生产选择合
适的高分子材料； 第五组：请为热变形温度100℃～180℃的塑料的生产选择合 适的高分子材料； 第六组：请为热变形温度＞300℃的塑料制品的生产选择合 适的高分子材料。
素质目标
初步建立良好的学习方法；
资料收集的方法； 处理问题的方法；
团队合作的意识；
用户至上的意识；
安全环保意识；
表述与合理辩解能力。
参考资料
潘文群, 高分子材料分析与测试. 化学工业出版社
ห้องสมุดไป่ตู้
2005； 戚亚光, 高分子材料改性.化学工业出版社 ,2005； 聂垣凯,橡胶材料与配方, 化学工业出版社, 2004； 王文广 , 塑料材料的选用.化学工业出版社, 2002； 高俊刚, 高分子材料.化学工业出版社, 2002； 桑永, 塑料材料与配方.化学工业出版社, 2001
性能 聚硫橡胶 有机硅橡胶 聚氨酯橡胶 乙丙橡胶 均氯醚橡胶 氟橡胶 热塑性橡胶
项目13的总结部分
硅橡胶
项目13的总结部分
丁腈橡胶
再生丁腈 PVC改性丁腈
项目13的总结部分
项目13的总结部分
松香丁苯橡胶
PU弹性体
氟橡胶
项目13的总结部分
丁基橡胶
项目13引深部分内容
二战期间，德国入侵前苏联，是非正义之战，必 败无疑。另外，从技术角度看，也是必败的？它就是 橡胶的耐低温性能…
六种高弹性高分子材料 的分析、选择、改性
混凝土中的高分子材料应用技术
混凝土中的高分子材料应用技术混凝土是建筑工程中常用的一种材料，它具有高强度、耐久性、耐火性、耐久性和可塑性等优点。
然而，由于混凝土自身的缺陷，如易开裂、渗水、腐蚀和磨损等问题，需要采用高分子材料进行修补和加固。
本文将介绍混凝土中的高分子材料应用技术。
一、高分子材料的分类高分子材料是指由大量单体分子通过共价键连接而成的大分子化合物。
在混凝土中使用的高分子材料主要有以下几种类型：1.丙烯酸酯共聚物丙烯酸酯共聚物是一种常见的高分子材料，它具有高弹性、高耐久性和耐化学腐蚀性。
它可以通过直接混合与混凝土配合使用，也可以作为一种单独的覆盖层使用，以提高混凝土的耐久性和防水性能。
2.聚氨酯聚氨酯是一种由异氰酸酯和多元醇反应制成的高分子材料。
它具有高耐久性、耐化学腐蚀性、耐热性和耐寒性等优点。
在混凝土中的应用主要包括修补、填充和防水等方面。
3.环氧树脂环氧树脂是一种具有高强度、高耐久性和耐化学腐蚀性的高分子材料。
它可以与混凝土表面形成牢固的结合，用于修补和加固混凝土结构。
4.聚合物改性水泥聚合物改性水泥是一种通过在水泥中添加聚合物改性剂制成的新型水泥材料。
它具有高强度、高耐久性和耐化学腐蚀性等优点。
在混凝土中的应用主要包括修补、加固和防水等方面。
二、高分子材料在混凝土中的应用1.混凝土表面涂层混凝土表面涂层是一种常见的混凝土表面处理方式，可以通过添加高分子材料增加涂层的耐久性和防水性能。
具体方法是将高分子材料与水泥、石灰和骨料等混合物中，形成一种涂层材料，然后将其涂抹在混凝土表面。
该方法适用于不同类型的混凝土结构，如地面、墙面和屋顶等。
2.混凝土修补混凝土修补是一种常见的混凝土维修方式，可以通过添加高分子材料增加修补材料的粘结力和耐久性。
具体方法是将高分子材料与水泥、砂子等混合物中，形成一种修补材料，然后将其填充在混凝土表面的损坏处。
该方法适用于各种类型的混凝土结构，如桥梁、隧道和建筑物等。
3.混凝土加固混凝土加固是一种常见的混凝土增强方式，可以通过添加高分子材料增加加固材料的粘结力和耐久性。
高分子材料的高弹性和粘弹性
第二节高分子材料得高弹性与粘弹性本章第二、三节介绍高分子材料力学性能、力学性能分强度与形变两大块,强度指材料抵抗破坏得能力,如屈服强度、拉伸或压缩强度、抗冲击强度、弯曲强度等;形变指在平衡外力或外力矩作用下,材料形状或体积发生得变化、对于高分子材料而言,形变可按性质分为弹性形变、粘性形变、粘弹性形变来研究,其中弹性形变中包括普通弹性形变与高弹性形变两部分。
高弹性与粘弹性就是高分子材料最具特色得性质。
迄今为止,所有材料中只有高分子材料具有高弹性。
处于高弹态得橡胶类材料在小外力下就能发生100-１00０％得大变形,而且形变可逆,这种宝贵性质使橡胶材料成为国防与民用工业得重要战略物资。
高弹性源自于柔性大分子链因单键内旋转引起得构象熵得改变,又称熵弹性。
粘弹性就是指高分子材料同时既具有弹性固体特性,又具有粘性流体特性,粘弹性结合产生了许多有趣得力学松弛现象,如应力松弛、蠕变、滞后损耗等行为。
这些现象反映高分子运动得特点,既就是研究材料结构、性能关系得关键问题,又对正确而有效地加工、使用聚合物材料有重要指导意义、一、高弹形变得特点及理论分析（一）高弹形变得一般特点与金属材料、无机非金属材料得形变相比,高分子材料得典型高弹形变有以下几方面特点。
1、小应力作用下弹性形变很大,如拉应力作用下很容易伸长100％~1０00％(对比普通金属弹性体得弹性形变不超过1％);弹性模量低,约10—1～10MＰａ(对比金属弹性模量,约104~１05MPa)、２、升温时,高弹形变得弹性模量与温度成正比,即温度升高,弹性应力也随之升高,而普通弹性体得弹性模量随温度升高而下降。
3、绝热拉伸(快速拉伸)时,材料会放热而使自身温度升高,金属材料则相反。
4、高弹形变有力学松弛现象,而金属弹性体几乎无松弛现象。
高弹形变得这些特点源自于发生高弹性形变得分子机理与普弹形变得分子机理有本质得不同。
(二)平衡态高弹形变得热力学分析取原长为l0得轻度交联橡胶试样,恒温条件下施以定力ｆ,缓慢拉伸至l0+ d l 。
高分子材料弹性模量_泊松系数_切变模的测试
G
=
2 (1
E +
u)
式中 : G —切变模量 ;
E —弹性模量 ;
u —泊松系数 。
计算出切变模量 。
5 6 7 8 9 10
x + SD
217 246 258 237 182 211 221. 9 ±
596 726 793 692 584 679 668. 1 ±
0. 364 0. 339 0. 325 0. 342 0. 311 0. 310 0. 332 6 ±
4 讨 论
3 测试结果
弹性模量测试与计算结果见表 1 ,泊松系数测 试与计算结果见表 2 ,切变模量计算结果见表 3 。
表 1 弹性模量测试与计算结果
样号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
x + SD
应力δ
M Pa 4. 423 4. 429 4. 432 4. 427 4. 426 4. 432 4. 421 4. 427 4. 423 4. 426 4. 426 6 ±
本实验以应变电测原理和技术测试了高分子材 料的弹性模量 、泊松系数 ,切变模量值 ,为新材料的 进一步开发奠定了基础 。
参考文献 :
[ 1 ] 吴宗岱. 陶宝祺编著 ,应变电测原理及技术 [ M ] . 北京 : 国防工业出版社 ,1982 ,1～20 页
23. 354 51
69. 631 49
0. 017 696
表 3 切变模量计算结果
样号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x + SD
切变模量 (MPa)
2 658. 8 2 817. 4 2 334. 3 2 421. 7 2 772. 1 2 279. 3 2 103. 7 2 383. 3 2 888. 2 1 978. 6 2 463. 74 ±309. 547 4
超弹性高分子材料的制备和应用研究
超弹性高分子材料的制备和应用研究随着科技的不断进步，人们对材料的要求也越来越高，不仅要求材料具有强度和韧性，还要求材料具有超弹性，能够在受到大变形和高应力的情况下，仍能够自行恢复原状。
这种具有超弹性的高分子材料被广泛应用于医学、电子、能源、航空航天等领域。
一、超弹性高分子材料的制备方法这种具有超弹性的高分子材料主要是通过物理学和化学方法制备的。
其中物理学方法包括普通溶液法、相转移法、电纺丝法等；而化学方法主要有自由基聚合法、定量聚合法等。
一般来说，制备超弹性高分子材料的基本步骤是将单体和交联剂混合，加入反应引发剂，然后在一定的条件下进行聚合反应。
二、超弹性高分子材料的应用在现代社会中，超弹性高分子材料被广泛应用于医学、电子、能源、航空航天等领域，具体如下：1.医学领域超弹性高分子材料因具有良好的生物相容性和可调变形性，在医学领域中有广泛的应用。
例如，可以用超弹性高分子材料制成创口贴、缝合线、血管支架等医疗器械。
此外，在医学中也可以使用超弹性高分子材料来制作仿生组织和人工器官。
这种材料能够模拟人体组织的性质，不会引起排异反应，可以有效改善患者生活质量。
2.电子领域超弹性高分子材料也被广泛应用于电子领域。
例如，可用于制作二维电子器件、柔性电子器件和电容器等。
在移动设备和智能电子产品的出现中，超弹性高分子材料还可以用于制造柔性屏幕和可穿戴设备，使电子产品更加符合人体工程学的要求。
3.能源领域超弹性高分子材料在能源领域中也开始应用，例如用于锂离子电池、超级电容器等储能器件。
此外，超弹性高分子材料也可用于太阳能电池的制造。
它能够帮助太阳能电池更好地吸收光能，提高太阳能电池的转换效率。
4.航空航天领域在航空航天领域中，超弹性高分子材料主要用于构建轻质材料、可靠的耐磨材料以及高温材料等。
例如，可用于制造航空发动机附件、航天器结构件等部件，有助于提高航空器和航天器的性能。
总的来说，超弹性高分子材料有着广泛的应用领域，并且制备方法不断创新，相信未来这种材料将在更多领域发挥重要的作用。
高分子材料4.1 弹性体基础知识
2. 在使用温度下要不结晶或结晶很少 PE和POM虽然Tg都很低，但大量的结晶
结构可将高分子的强迫高弹形变固定下 来。 拉伸结晶现象对于橡胶的高强度具有很 大的贡献——如NR，IIR，CR和EPM等。
3. 在使用温度下分子链间相对滑移要小 分子链上要有可交联（化学或物理的）
的位置。
1.4 弹性体材料的典型性能指标
橡胶能够被改性，改性的橡胶后的橡胶不能 溶于有机溶剂中，但可溶胀。改性的实质是 指橡胶的硫化（即交联）。
硫化后的橡胶材料的力学特征：
拉伸
去除外力
18-29oC， 长L0
至2L0保 持1min
1min内恢复 到小于1.5L0
1.2 橡胶的分类
<一> 按来源和用途分类
天然橡胶
通用合成胶
大品种特种
合成橡胶 合成橡胶
验，是测定橡 胶试样在一定 外力作用下对 压针的抵抗能 力。硬度值的 大小反映了橡 胶的软硬程度。
硬度计压针示意图
<五> 撕裂强度
橡胶材料在大形变下，往往先在某处出现小裂 口，然后撕裂从该裂口处开始并扩展，直至材 料破坏。
撕裂强度表现了预制缺口的试验在变形时抵抗 裂口扩展的能力。
撕裂强度＝ 撕裂过程中最大力值 样品的厚度
后来弹性体逐步称为了具有高弹性的高分子 材料的统称。
弹性体
热塑性弹性体
其它高分子 弹性体材料
传统的橡胶材料
1.4 橡胶弹性的特征和 对高分子结构的要求
<一> 橡胶弹性的来源 橡胶弹性的来源于高分子链的熵弹性——当
高分子材料受到外力发生较大的形变时，其 分子链通过分子内旋转发生变形，整体的熵 值减少。当外力去除，变形了的高分子链有 向熵值较高的原始状态自发回复的趋势。
高分子材料的力学特性分析
高分子材料的力学特性分析高分子材料是一种很特殊的材料，它具有很高的分子量和相对分子质量，分子之间连接着共价键或者氢键，因此它具有很特殊的力学特性。
高分子材料在很多领域得到广泛应用，比如医学、食品、化学工程、电子、建筑、纺织等。
本文将对高分子材料的力学特性进行分析，帮助读者更好地了解这种材料，并且更好地应用它。
1. 高分子材料的物理结构高分子材料是由分子体系组成的宏观体系。
在这个宏观体系中，高分子材料的物理结构非常重要。
高分子材料的物理结构由分子之间的键和链构成。
分子间的键可以分为两种：共价键和氢键。
共价键是通过原子之间的原子轨道重叠形成的键，它们通常是非极性的，但是有些共价键还包含极性成分。
氢键是通过氢原子与另外一个原子之间形成的键，它们通常是极性的。
高分子材料的物理结构还包括它的分子链结构。
分子链的结构决定了高分子材料的形态和性能。
分子链结构主要分为线性、支化、交联等几种类型。
线性结构的高分子材料是由一个单独的长链构成。
支化结构是由以一主链为中心，同时连接着若干支链的高分子材料。
交联结构是由大量的分子链相交织形成的高分子材料。
2. 高分子材料的力学性能高分子材料的力学性能主要包括弹性、塑性、黏弹性和粘性等方面。
弹性是指高分子材料在外部受力下产生的形变，一旦外力消失，高分子材料可以恢复原有形状和大小的能力。
塑性是指高分子材料在外部受力后发生的形变，外力撤离后无法恢复原有形状和大小的性质。
黏弹性是指高分子材料在外部受力下，受力速度不同时形变的特性不同。
在低速下，高分子材料是弹性体；在高速下，高分子材料表现出粘性特性。
粘性是指高分子材料在外部受到剪切力时会发生形变，形变速度逐渐增加，形状和大小逐渐稳定的性质。
3. 高分子材料的测试方法高分子材料的力学特性是通过测试来获取的。
有许多不同的测试方法可以用来测试高分子材料的力学特性。
其中最常用的测试方法有拉伸测试、弯曲测试和压缩测试。
拉伸测试用来测试高分子材料的弹性和塑性特性，可以通过测定高分子材料在拉伸状态下产生的应力和应变来测定高分子材料的弹性模量。
高分子材料的黏弹性与流变行为分析
高分子材料的黏弹性与流变行为分析高分子材料的黏弹性和流变行为是研究材料性能和应用的重要方面。
黏弹性是指材料在受力作用下既有黏性（固体的弹性和液体的粘性）又有弹性（恢复力）的特性。
而流变行为则是指材料在外界施加剪切应力下的变形特性。
本文将通过分析高分子材料的黏弹性和流变行为，探讨其对材料性能和应用的影响。
一、黏弹性的基本概念黏弹性是高分子材料独有的特性，是其与传统材料的重要区别之一。
黏弹性指材料在受力作用下，在一定的应力和应变条件下既具有固体的弹性特性，又具有液体的粘性特性。
黏弹性是由高分子链的内聚力和外聚力共同作用引起的。
高分子链的内聚力使得材料具有弹性，能够在受力后恢复原始形状；而外聚力则会导致材料的黏性，使材料随时间推移而发生流动。
黏弹性具有时间依赖性和应力依赖性，即材料的黏弹性特性会随着时间和应力的变化而变化。
二、黏弹性的测试和分析方法为了研究和评估高分子材料的黏弹性，常用的测试和分析方法包括动态力学分析（DMA）、旋转粘度测量、流变学等。
1. 动态力学分析（DMA）DMA是一种常用的测试黏弹性的方法，通过在一定频率范围内施加小振幅的力，测量材料的应力应变响应，以及通过应力松弛测试得到的弛豫模量和弛豫时间。
DMA可以提供材料的弹性模量、损耗模量、内摩擦角等重要参数，从而评估材料的黏弹性特性。
2. 旋转粘度测量旋转粘度测量是通过在材料中施加旋转剪切力，测量材料对流动的阻力来评估黏滞性能。
旋转粘度是描述材料黏滞特性的重要参数，可用于判断材料流动性能的好坏。
3. 流变学流变学是研究材料在剪切应力下的变形特性的学科，主要包括剪切应力-剪切速率曲线的测定、黏度与切变速率的关系等。
通过流变学的研究，可以分析材料的流变行为及其对黏弹性的影响。
三、高分子材料的黏弹性与应用高分子材料广泛应用于各个领域，其黏弹性特性对材料的性能和应用有着重要的影响。
1. 弹性体高分子材料的黏弹性使其成为理想的弹性体，可用于制造弹簧、悬挂系统等需要回弹力的产品。
《高分子的粘弹性》课件
高分子封接材料
高分子封接材料具有良好的密 封性能和机械强度，用于电子 元器件的封装。
结论
1 高分子的粘弹性是高分子重要的物理性质
高分子的粘弹性是高分子材料应变和应力行为的重要特征。
2 粘弹性的测量方法包括拉伸、剪切、扭转和压缩
通过不同的试验方法可以获得材料的粘弹性相关参数。
3 高分子的粘弹性在工业应用中具有广泛的应用前景
由于高分子的特殊性能，其在各个领域都有重要的应用价值。
3
扭转试验法
ห้องสมุดไป่ตู้
通过施加扭转力测量材料的扭转应变和扭转应力，研究材料的粘弹性行为。
4
压缩试验法
通过施加压缩力测量材料的压缩应变和压缩应力，了解材料的粘弹性特性。
高分子的粘弹性与应用
高分子粘合剂
由于高分子的粘弹性，高分子 粘合剂广泛应用于各种材料的 粘接中。
高分子黏附剂
高分子黏附剂能够实现材料的 牢固黏附，应用于不同领域的 黏附工艺。
分子结构对粘弹性的影响
结晶度的影响
高分子的结晶度越高，粘弹性越低。
分子量的影响
分子量越大，高分子的粘弹性越高。
分子结构的影响
高分子的分子结构对粘弹性有显著影响，例如分支链的引入可以降低粘弹性。
粘弹性的测量方法
1
拉伸试验法
通过施加拉伸力测量材料的应变和应力，从而得到粘弹性相关参数。
2
剪切试验法
通过施加剪切力测量材料的剪切应变和剪切应力，评估材料的粘弹性特性。
《高分子的粘弹性》PPT 课件
高分子的粘弹性是高分子重要的物理性质之一。本课件将介绍高分子的定义 和粘弹性的概念，以及分子结构对粘弹性的影响，测量方法和高分子粘弹性 在应用中的作用。
橡胶的高弹性特征
橡胶的高弹性特征
◎橡胶是唯一一种具有高弹性的材料，是人类使用的重要材料之一。
整体来说，材料分为金属和非金属。
金属分为纯金属和合金
非金属又分为有机和无机材料。
橡胶、塑料、纤维属于有机高分子材料。
◎常温下具有高弹性是橡胶的独特特征，是任何其它材料所不具备的，因此橡胶也被称为弹性体。
橡胶的高弹性表现为：
1.弹性变形特别大，可以拉伸到到1000%
2.变形后去掉外力，能迅速恢复变形
3.弹性模量特别低，较小的力就能产生很大的形变。
4.橡胶应力-应变曲线不出现屈服现象
◎高弹性变形的来源
橡胶大分子分子链中键比较容易旋转，在外力作用下容易发生变形，
高分子的主链允许发生内旋转，使得高分子链呈自发的卷曲状态，
因为它的键的旋转位垒比较低，所以模量低，
在外力除去后，因为分子热运动又容易使其自动恢复原来的形变，即朝熵增大的方向变化，橡胶被拉伸是的体系熵值下降，变热。
聚合物的高弹性和粘弹性
高分子物理课内实践——聚合物的高弹性和黏弹性一、高弹性：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，柔性的高分子链可以伸展或蜷曲，能产生很大的形变，甚至超过百分之几百，但不是所有的聚合物都如此。
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形变，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。
它是相对于普弹性而言的。
所谓普弹性就是金属或其他无机材料的属性，即在力场作用下，应力与应变成正比，服从胡克定律，且形变量甚小，仅为千分之几或更小。
高弹态高聚物的弹性形变则数值很大，可达百分之几或更大，在绝热拉伸或压缩过程中，处于高弹态的高聚物（如橡胶）的温度能上升，金属的温度则下降。
在平衡状态时，橡胶的弹性模量与温度成正比，而金属的模量则与温度成反比。
高弹态是聚合物特有的基于链段运动的一种力学状态，高弹性是高分子材料极其重要的性能，其中尤以橡胶类物质的弹性最大。
它有如下特征：1.弹性模量很小而形变量很大。
由于热运动的作用，这种分子会不断的改变着自己的形状，就会显示出形变量比较大的特点，当外力作用对抗回缩力的时候形变就会自发回复，造成形变的可逆性，由于回缩力不大，在外力不大的时候就会可能发生比较大的形变，所以其弹性的模量表现比较小;2.弹性模量随温度的升高而增加。
在外力的作用下，这种回缩力与温度也有很大关系，会随着温度的升高，分子的热运动就会出现加强，回缩力也就会增大，弹性模量也就出现增加，弹性形变就会变小；3.泊松比大；4.形变需要时间。
由于在受到压力压缩的时候，形变就会总是随着时间的发展达到最大，随着压力的下降而消失。
不管是克服分子之间的作用力以及内摩擦力，还是从一种平衡的状态过渡到外力相适应的平衡状态，形变都是在外力作用之后所引起的，所以发生形变是需要时间的；5.形变时有热效应。
高分子材料第五章橡胶
高分子材料第五章橡胶引言橡胶是一种重要的高分子材料，具有良好的拉伸性、可塑性和耐磨性。
它在各个领域中都有着广泛的应用，例如汽车制造、建筑材料和医疗器械等。
本文将详细介绍橡胶的性质、种类以及制备方法等内容。
橡胶的性质橡胶通常具有以下几种性质：1.弹性高：橡胶可以在外力作用下发生明显的变形，但在去除外力后能够恢复到原来的形状，这是由于其具有高的可延伸性和良好的回弹性。
2.拉伸性：橡胶可以被拉伸到极限而不会断裂，具有良好的拉伸性，这使得橡胶成为一种优秀的材料来承受外部力。
3.耐磨性：橡胶具有优良的耐磨性，能够抵御重压和磨损，这使得橡胶在机械设备中能够长时间地保持使用寿命。
4.导电性：某些特殊的橡胶可以导电，这使得它们在电子器件中有着广泛的应用。
橡胶的种类橡胶可以分为天然橡胶和合成橡胶两大类。
天然橡胶天然橡胶是从橡胶树的乳液中提取得到的，其主要成分是聚合物异戊二烯。
它具有优良的弹性、可塑性和耐磨性，是最早被人们所熟知和使用的橡胶种类。
天然橡胶的主要缺点是耐候性差，容易老化和变硬。
合成橡胶合成橡胶是通过人工合成材料得到的，其制备方法有多种。
合成橡胶具有较好的耐候性和热稳定性，在各个领域中有着广泛的应用。
合成橡胶根据其组成和性质的不同，可以分为丁苯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶等几种主要类型。
橡胶的制备方法橡胶的制备方法主要有以下几种：1.高分子聚合法：通过将合适的单体进行聚合反应，得到橡胶材料。
这种方法广泛应用于合成橡胶的制备，例如丁苯橡胶的合成就是通过丁苯单体的聚合反应得到的。
2.塑化法：将天然橡胶加热到一定温度，然后加入塑化剂搅拌，使其变得柔软并具有一定的可塑性。
这种方法常用于橡胶制品的加工过程中。
3.交联法：将橡胶材料加热或添加交联剂，使其发生交联反应，从而提高其强度和耐热性。
这种方法常用于橡胶制品的加工过程中。
橡胶的应用领域橡胶由于其优良的性能，被广泛应用于各个领域：1.汽车制造：橡胶主要用于汽车轮胎、密封件、减震器等部件的制造。
高分子材料在不同温度与负荷时间下的弹性与刚性
高分子材料在不同温度与负荷时间下的弹性与刚性大雄化工2023-10-17 14:22 发表于广东材料的性能从根本上来讲是由温度和负荷时间的等价性决定的，但这一原则往往会往往被塑料加工商和设计者所忽视。
这里有一些相关的指导。
粘弹性是材料的一个基本性能，在衡量其表现时，负荷时间和温度具有等价性，由于所有聚合物本质上都是粘弹性的，这一原理适用于所有塑料的力学性能，不幸的是，这些原则通常只在提供了一个非常严格的数学处理的主题的教科书中得到讨论，实际意义往往迷失在数学中；因此，设计塑料零件和指定原材料的工程师仍然不知道这一非常重要的原理。
简单地说，在负载条件下，温度升高的影响也可以通过延长时间的影响而不增加温度的影响来观察到，例如，聚丙烯的模量可以从在室温下的1600 MPa(232 kpsi)降低到在60C(140F)下的800 MPa(116 kpsi)。
模量是刚度的度量，定义为应力除以应变，如果我们在室温下对该PP 的一束梁施加4 MPa(580 psi)的应力，我们将立即观察到0.25%的应变，如果我们在60℃下对材料进行同样的操作，我们将观察到一个更高的应变，为0.50%，这反映在由温度升高引起的模量降低中，但是，如果我们在室温下施加相同的4MPa应力，然后保持该应力10小时，我们将观察到相同的总应变为0.50%。
第一个0.25%会发生在我们施加应力的瞬间，剩下的0.25%会发生在随后的10小时内，这是一种我们称之为蠕变的现象，在这个例子中，时间-温度的等价性是，增加40°C(104°F)等于10小时。
这种等效性的具体情况因材料而异，甚至同一材料在不同的温度区间表现的差异也是不一样的。
应变率是时间的倒数，应力相同时，同时样的应变如果所需的时间越长，应变率越低；反之，时间越短，应变率越高。
同样，在同样的应力和应变下，如果所需的温度越高，那么应变率就越低；反之，温度越低，应变率越高。
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橡胶的高弹性
摘要：高弹性是高分子材料最具特色的性质，又叫橡胶弹性，橡胶具有宝贵的高弹性。
本文描述橡胶高弹性，及其他性能指标，和选择橡胶品种。
关键字：橡胶高弹性特点条件
绪论：处于高弹态的橡胶类材料在小外力下就能发生100-1000%的大变形，而且形变可逆，这种宝贵性质使橡胶材料成为国防和民用工业的重要战略物资。
高弹性源自于柔性大分子链因单键内旋转引起的构象熵的改变，又称熵弹性。
高弹性------聚合物（在Tg以上）处于高弹态时所表现出的独特的力学性质，又称橡胶弹性
一、橡胶高弹性的本质原因
高弹性的本质原因和橡胶内部的分子结构有关系的。
未经硫化的橡胶呈细团状，硫化后呈渔网状。
硫化胶由于各种交联方式的不同，硬度不同，交联密度不同，含胶量不同等原因，表象也不相同。
交联密度高了，分子间的键会增加分子束的强度，这时当外力作用下，交联键会给分子链一定的组合保护，因为分子链的长度不同，这时短的就会先因受力过大断掉。
就象几条线不同长度的线很容易扯断，但是把几条线中间结几个扣，就会受力更均匀一些，也更不易断。
当然交联密度过高就会从本质上改变橡胶大分子的特性，反而会弹性下降。
二、高弹形变的特点
1、形变量大，可达100%~1000%（对比普通金属弹性体的弹性形变不超过1%）；
2、弹性模量低，约10-1~10MPa（对比金属弹性模量，约104~105MPa）。
3、高弹形变的弹性模量与温度成正比，而金属的弹性模量随温度升高而下降。
4、形变过程有热效应，绝热拉伸（快速拉伸）时，材料会放热而使自身温度升高，金属材料则相反。
5、高弹形变有力学松弛现象（高弹形变时分子运动需要时间），而金属弹性体几乎无松弛现象。
高弹性的本质是熵弹性
T △ S ; 自发的熵增可使形变恢复，无能量损耗。
三、高弹性的条件：
1、柔性高，高分子链的柔性是出现高弹性的根本原因。
只有在室温下不易结晶的柔性高聚物，才有可能成为具有高弹性的橡胶
2、分子链长，分子链越长，链段数越多，分子链就越柔顺，热运动越容易；分子量越大物理结点越多，链与链之间不容易滑移，有利于提高弹性。
4、轻度交联，过度的交联会限制分子的链段运动，从而降低弹性。
四、橡胶弹性的影响因素：
1、交联与缠结效应：
交联点密度与网链密度的关系：
交联网链间的物理缠结也是影响弹性模量的因素
2、溶胀效应：溶涨度大，网链密度降低，抑制诱发结晶，模量降低。
3、网链的极限生长：非高斯效应，使应力或弹性模量增加。
4、应变诱发结晶：拉伸网链沿着拉伸方向取向，有序增加，利于结晶。
模量增大。
5、填料，填料的加入可以提高模量、拉伸强度等
五、橡胶的其他性能
橡胶除了高弹性还有其他性能指标，可以帮助我们根据橡胶制品使用要求选择相应的品种。
（1）拉伸强度，试样拉伸破坏时，原截面上单位面积所受的力
（2）扯断伸长率，试样拉伸破坏时，伸长部分与原长之比
（3）硬度，衡量橡胶抵抗变形的能力，通常用邵氏硬度计测量
（4）撕裂强度，表征橡胶耐撕裂性的好坏
例如天然橡胶（NR）以橡胶烃（聚异戊二烯）为主，含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等。
弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易于其它材料粘合，在综合性能方面优于多数合成橡胶。
缺点是耐氧和耐臭氧性差，容易老
化变质；耐油和耐溶剂性不好，第抗酸碱的腐蚀能力低；耐热性不高。
使用温度范围：约－60℃～＋80℃。
制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套以及其他通用制品。
特别适用于制造扭振消除器、发动机减震器、机器支座、橡胶－金属悬挂元件、膜片、模压制品。
顺丁橡胶（BR）是由丁二烯聚合而成的顺式结构橡胶。
优点是：弹性与耐磨性优良，耐老化性好，耐低温性优异，在动态负荷下发热量小，易于金属粘合。
缺点是强度较低，抗撕裂性差，加工性能与自粘性差。
使用温度范围：约－60℃～＋100℃。
一般多和天然橡胶或丁苯橡胶并用，主要制作轮胎胎面、运输带和特殊耐寒制品。
丁苯橡胶（SBR）丁二烯和苯乙烯的共聚体。
性能接近天然橡胶，是目前产量最大的通用合成橡胶，其特点是耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶，质地也较天然橡胶均匀。
缺点是：弹性较低，抗屈挠、抗撕裂性能较差；加工性能差，特别是自粘性差、生胶强度低。
使用温度范围：约－50℃～＋100℃。
主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。
六、如何改善橡胶的耐热性和耐寒性，即扩大其使用温度的范围。
在高于一定温度时，橡胶由于老化而失去弹性；在低于一定温度时，橡胶由于玻璃化而失去弹性。
1、改善高温耐老化性能，提高耐热性（1）改变橡胶的主链结构
(a)主链不含双键;
(b)主链上含双键较少的丁基橡胶（异丁烯与异戊二烯）;
(c)主链上含S原子的聚硫橡胶;
(d)主链上含有O原子的聚醚橡胶;
(e)主链上均为非碳原子的二甲基硅橡胶;
（2）改变取代基结构
*带有供电子取代基的橡胶易氧化：天然橡胶、丁苯橡胶
*带有吸电子取代基的橡胶不易氧化：氯丁橡胶、氟橡胶
（3）改变交联链的结构
原则：含硫少的交联链键能较大，耐热性好，如果交联键是C-C或C-O，键能更大，耐热性更好。
（氯丁橡胶用ZnO硫化交联键为-C-O-C-，天然橡胶用过氧化物或辐射交联，交联键为-C-C-）
2、降低玻璃化温度，改善耐寒性
任何增加分子链的活动性，削弱分子间相互作用的措施都会使玻璃化温度下降，
任何降低聚合物结晶能力和结晶速度的措施均会增加聚合物的弹性，提高耐寒性（因为结晶就是高分子链或链段规整排列，它会大大增加分子间相互作用力，使聚合物强度增加，弹性下降）
加增塑剂：削弱分子间作用力
如氯丁胶Tg-45℃，加葵二酸二丁酯Tg（-80℃）可使其的Tg-62℃；如用磷酸三甲酚酯（-64℃）可使其Tg-57℃。
可见增塑效果不仅与增塑剂结构有关，还与它本身Tg有关，增塑剂的越低，则增塑聚合物的也越低。
（2）共聚
聚苯乙烯有大的侧基，所以主链内旋转难，较刚性，Tg高于室温，但共聚后的丁苯橡胶为-53℃，聚丙烯晴有极性，所以主链内旋转难，较刚性，Tg高于室温，用丁二烯与丙烯晴共聚后的丁睛橡胶为-42℃（3）降低聚合物结晶能力
线型聚乙烯分子链很柔，Tg很低，但由于规整度高，所以结晶，聚乙烯难以当橡胶用，引入体积较小的非极性取代基甲基来破坏其聚乙烯分子链的规整性，从而破坏其结晶性，这就是乙烯与丙烯共聚橡胶Tg =-60℃。
通过破坏链的规整性来降低聚合物结晶能力，改善了弹性但副作用是有损于强度。
参考资料
【1】彭志平高分子材料性能学授课讲义
【2】金日光，华幼卿，高分子物理（第四版）【M】北京;
化工业出版社，2013.7（2014年重印）
【3】凌绳，王秀芬，吴友平，聚合物材料【M】北京，中国轻工业出版社，2012.1。