高分子材料的力学状态共35页
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高分子材料的力学状态.pptx
运动单元多重性：
键长、键角、侧基、支链、 链节、链段、分子链
需要时间
（ 10-1 ～ 10+4 秒）
第7页/共35页
Tg 粘流态
Tf
Td
Tf ～ Td
分解温 度
（1）分子运动机制：整链分子产生相对位移
（2）力学特征：形变量很大（流动）
形变不可逆
模量极小
（3）Tf与摩尔平均质量有关
第8页/共35页
2.1 高分子材料的力学状态
材料受力方式的基本类型
F
A0
A
A0
l0
l
F
F Dl
F
简单拉伸示意图
产生的形变-拉伸形变/相对伸长率
简单剪切示意图
剪切应力、剪切应变
第15页/共35页
2.2 高分子材料的力学性能
F
F
A0
一点弯曲
三点弯曲
均匀压缩 体积形变 压缩应变
F
F
扭转
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2.2 高分子材料的力学性能
应力-应变曲线 Stress-strain curve
Strain softening 应变软化 B
B Y
Y
N
D
A A
plastic deformation
塑性形变
Strain hardening 应变硬化
E D A D A
O A
B
y
图2.4 非晶态聚合物的应力-应变曲线（玻璃态）
第19页/共35页
2.2 高分子材料的力学性能
第20页/共35页
2.2 高分子材料的力学性能
序号 类型
1
2
硬而脆 硬而强
3 强而韧
高分子材料的结构及其性能PPT(36张)
态。 此时，只有比链段更小的结构单元如链节、侧基等能够运动。 受外力作用时，只能使主链的键长和键角有微小的改变，外力去除后形变能迅速回复，这 是一种普弹性状态。
B、高弹性 随着温度的升高，当T＞Tg 时，分子的动能增加，使链段的自由旋转成为可能，此时，试
样的形变明显增加，在这一区域中，试样变成柔软的弹性体，称为高弹态。 高弹态时，弹性模量显著降低，外力去除后，变形量可以回复，有明显的时间依赖性。由
如图16-7，在间同立构高聚物中， 原子或原子团会交替分布在主链两侧； 在全同立构高聚物中，原子或原子团 则全部排列在主链同一侧；而在无规立构高聚物中，主链两侧原子分布是随机的。
这种化学成分相同，但由于不对称取代基沿分子主链分布不同的现象，就叫做 高分子的立体异构现象。
2、大分子链的构象及柔性 高聚物结构单元是通过共价键重复连接形成线型大分子，共价键的特点是键能
2、单体 高分子化合物是由低分子化合物通过聚合反应获得。
组成高分子化合物的低分子 化合物称作单体。所以我们经 常说，高分子化合物是由单体 合成的，单体是高分子化合物 的合成原料。如图16-2，聚乙 烯是由乙烯（CH2＝CH2）单 体聚合而成的。 高分子化合物的相对分子质 量很大，主要呈长链形，因此 常称作大分子链或者分子链。 大分子链极长，可达几百纳米以上，而截面一般小于1nm。
物，简称高聚物材料，是以高分子化合物为主要组分的有机 材料，可分为天然高分子材料和人工合成高分子材料两大类。 天然高分子材料包括如蚕丝、羊毛、纤维素、油脂、天然橡 胶、淀粉和蛋白质等。 人工合成高分子材料包括如塑料、合成橡胶、胶粘剂和涂料 等。工程上使用的主要是人工合成的高分子材料。
一、高聚物的基本概念 1、高聚物和低聚物 高分子化合物是指相对分子质量很大的化合物，其相对分子质量在5000
B、高弹性 随着温度的升高，当T＞Tg 时，分子的动能增加，使链段的自由旋转成为可能，此时，试
样的形变明显增加，在这一区域中，试样变成柔软的弹性体，称为高弹态。 高弹态时，弹性模量显著降低，外力去除后，变形量可以回复，有明显的时间依赖性。由
如图16-7，在间同立构高聚物中， 原子或原子团会交替分布在主链两侧； 在全同立构高聚物中，原子或原子团 则全部排列在主链同一侧；而在无规立构高聚物中，主链两侧原子分布是随机的。
这种化学成分相同，但由于不对称取代基沿分子主链分布不同的现象，就叫做 高分子的立体异构现象。
2、大分子链的构象及柔性 高聚物结构单元是通过共价键重复连接形成线型大分子，共价键的特点是键能
2、单体 高分子化合物是由低分子化合物通过聚合反应获得。
组成高分子化合物的低分子 化合物称作单体。所以我们经 常说，高分子化合物是由单体 合成的，单体是高分子化合物 的合成原料。如图16-2，聚乙 烯是由乙烯（CH2＝CH2）单 体聚合而成的。 高分子化合物的相对分子质 量很大，主要呈长链形，因此 常称作大分子链或者分子链。 大分子链极长，可达几百纳米以上，而截面一般小于1nm。
物，简称高聚物材料，是以高分子化合物为主要组分的有机 材料，可分为天然高分子材料和人工合成高分子材料两大类。 天然高分子材料包括如蚕丝、羊毛、纤维素、油脂、天然橡 胶、淀粉和蛋白质等。 人工合成高分子材料包括如塑料、合成橡胶、胶粘剂和涂料 等。工程上使用的主要是人工合成的高分子材料。
一、高聚物的基本概念 1、高聚物和低聚物 高分子化合物是指相对分子质量很大的化合物，其相对分子质量在5000
高分子材料的力学性能
目录
高分子材料的力学性能
01 高聚物的抗拉强度
02 长期强度
高分子材料的力学性能
抗拉强度：
在规定的温度、湿度和加载速度下，在试样上沿轴 向施加拉力直到试样被拉断为止，断裂前试样所承受的 最大载荷与试样截面之比称为抗拉强度。
宽度b
厚度d
P
t
p bd
p A0
抗拉强度越大，说明材料越不易断裂、越结实
高分子材料的力学性能
高分子材料的力学性能
玻璃纤维是将玻璃材料通过拉丝形成的纤维状的玻璃， 没有固定的熔点。是一种综合性能优异的无机非金属材料， 通常作为复合材料增强基材、电绝缘材料、耐热绝热材料、 光导材料、耐蚀材料和过滤材料等，广泛应用于国民经济各 个领域。
玻璃纤维
高分子材料的力学性能
玻璃纤维对高聚物的增强：
短玻璃纤维可以提高热塑性塑料的强度，还可以用玻璃纤维与其 他织物复合而制成玻璃钢。
玻璃钢的性能优越，其强度高于钢，是以玻璃纤维制成玻璃布，
以不同的角度排列，以环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂的顺序形成涂 层，经加热、层压、固化而成。
材料
拉伸强度/MPa
未增强
23
聚乙烯
右表为一些热塑性
增强
76
塑料用玻璃纤维增
未增强
58
聚苯乙烯
强后其拉伸强度的
增强
96
变化
未增强
62
聚碳酸酯
增强
140
未增强
在高分子材料中长期强度指一定时间后，高分子材料 不发生断裂时的强度值。
长期
t
谢谢！
高分子材料的力学性能
2、应力和缺陷：
缺陷的存在将使材料受力时内部压力分布不平均， 缺陷附近范围内的应力急剧地增加，远远超过压力平均 值，这种现象称为应力集中，缺陷就是应力集中物，包 括裂缝、空隙、缺口、银纹和杂质等，缺陷成为材料的 薄弱环节，材料的破坏就从这些缺陷处开始而扩展到 整个体系，严重降低材料的强度。
高分子材料的力学性能
01 高聚物的抗拉强度
02 长期强度
高分子材料的力学性能
抗拉强度：
在规定的温度、湿度和加载速度下，在试样上沿轴 向施加拉力直到试样被拉断为止，断裂前试样所承受的 最大载荷与试样截面之比称为抗拉强度。
宽度b
厚度d
P
t
p bd
p A0
抗拉强度越大，说明材料越不易断裂、越结实
高分子材料的力学性能
高分子材料的力学性能
玻璃纤维是将玻璃材料通过拉丝形成的纤维状的玻璃， 没有固定的熔点。是一种综合性能优异的无机非金属材料， 通常作为复合材料增强基材、电绝缘材料、耐热绝热材料、 光导材料、耐蚀材料和过滤材料等，广泛应用于国民经济各 个领域。
玻璃纤维
高分子材料的力学性能
玻璃纤维对高聚物的增强：
短玻璃纤维可以提高热塑性塑料的强度，还可以用玻璃纤维与其 他织物复合而制成玻璃钢。
玻璃钢的性能优越，其强度高于钢，是以玻璃纤维制成玻璃布，
以不同的角度排列，以环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂的顺序形成涂 层，经加热、层压、固化而成。
材料
拉伸强度/MPa
未增强
23
聚乙烯
右表为一些热塑性
增强
76
塑料用玻璃纤维增
未增强
58
聚苯乙烯
强后其拉伸强度的
增强
96
变化
未增强
62
聚碳酸酯
增强
140
未增强
在高分子材料中长期强度指一定时间后，高分子材料 不发生断裂时的强度值。
长期
t
谢谢！
高分子材料的力学性能
2、应力和缺陷：
缺陷的存在将使材料受力时内部压力分布不平均， 缺陷附近范围内的应力急剧地增加，远远超过压力平均 值，这种现象称为应力集中，缺陷就是应力集中物，包 括裂缝、空隙、缺口、银纹和杂质等，缺陷成为材料的 薄弱环节，材料的破坏就从这些缺陷处开始而扩展到 整个体系，严重降低材料的强度。
高分子物理高分子的力学性能PPT课件
第28页/共72页
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（2） 不相同点： ① 冷拉温度范围不同 a. 玻璃态高聚物拉伸温度区间是：Tb－Tg b. 结晶态高聚物拉伸温度区间是：Tg－Tm
第29页/共72页
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
② 本质差别 a. 玻璃态高聚物只发生分子链的取向，不发生相变 b. 结晶态高聚物发生结晶的破坏，取向，再结晶。
第26页/共72页
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（3）变为细颈的试样重新被均匀拉伸，直到出现断裂 。
第27页/共72页
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
比较玻璃态高聚物的拉伸与结晶态高聚物的拉伸相同点与区别
（1） 相同点：两种拉伸过程都经历弹性变形，屈 服（“成颈”），发展大形变，应变硬化。断裂前的大 形变在室温时都不能自发恢复，加热后才能恢复原状态。
第17页/共72页
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
屈服点之后，应力有所下降，在较小的负荷下即可产生形 变，称为应变软化。之后应力几乎不变的情况下应变有很大 程度的增加，最后应力又随应变迅速增加，直到材料断裂。
第18页/共72页
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
四、几类高聚物的拉伸行为 1. 玻璃态高聚物的拉伸
不易发生相对滑移。随着交联度的增加，往往不易发 生大的形变，强度增大。例如：PE交联后，拉伸强度 可提高一倍，冲击强度可提高3-4倍。
第40页/共72页
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（5）分子量 分子量低时，拉伸强度和冲击强度都低，随着分
子量的增加，二者都会提高。但当分子量超过一定的 数值后，拉伸强度的变化就不大了，而冲击强度则继 续增大。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（2） 不相同点： ① 冷拉温度范围不同 a. 玻璃态高聚物拉伸温度区间是：Tb－Tg b. 结晶态高聚物拉伸温度区间是：Tg－Tm
第29页/共72页
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
② 本质差别 a. 玻璃态高聚物只发生分子链的取向，不发生相变 b. 结晶态高聚物发生结晶的破坏，取向，再结晶。
第26页/共72页
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（3）变为细颈的试样重新被均匀拉伸，直到出现断裂 。
第27页/共72页
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
比较玻璃态高聚物的拉伸与结晶态高聚物的拉伸相同点与区别
（1） 相同点：两种拉伸过程都经历弹性变形，屈 服（“成颈”），发展大形变，应变硬化。断裂前的大 形变在室温时都不能自发恢复，加热后才能恢复原状态。
第17页/共72页
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
屈服点之后，应力有所下降，在较小的负荷下即可产生形 变，称为应变软化。之后应力几乎不变的情况下应变有很大 程度的增加，最后应力又随应变迅速增加，直到材料断裂。
第18页/共72页
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
四、几类高聚物的拉伸行为 1. 玻璃态高聚物的拉伸
不易发生相对滑移。随着交联度的增加，往往不易发 生大的形变，强度增大。例如：PE交联后，拉伸强度 可提高一倍，冲击强度可提高3-4倍。
第40页/共72页
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（5）分子量 分子量低时，拉伸强度和冲击强度都低，随着分
子量的增加，二者都会提高。但当分子量超过一定的 数值后，拉伸强度的变化就不大了，而冲击强度则继 续增大。
第3章-高分子热运动与力学状态
建议4学时
讲解重点
讲清以下基本概念：形变-温度曲线；力学状态；玻璃态；高弹态（橡胶态）； 黏流态；玻璃化转变；黏流转变；玻璃化转变温度；黏流温度；熔点；自由体 积；分子占有体积；等自由体积理论；自由体积膨胀系数；松弛过程；松弛时 间；WLF方程；玻璃化转变的多维性；主转变；次级转变。
讲解聚合物分子运动的特点。根据这些特点体会和理解高分子材料和小分子物质 力学性能上的差异。
第4节
玻璃态和结晶态高分子材料的次级转变
4．1 研究次级转变的方法
tanδ
β转变: γ转变: δ转变:
典型的聚合物动态力学损耗-温度谱
4．2 玻璃态高分子材料的次级转变
侧基、侧链的运动：
局部主链的松弛运动： 曲轴运动 杂原子基团的运动
4．3 结晶高分子材料的次级转变
第5节 高分子材料的黏流转变 5．1 黏流转变及分子运动特征
链段的运动：
链节的运动:
侧基、支链的运动： 晶区内的运动：
1．2 分子运动的时间依赖性
物质从一种平衡状态 外场作用下 通过分子运动 与外界条件相适 应的另一种平衡状态
高分子的分子运动需要时 间——松弛时间
X (t ) X 0et
τ—松弛时间，表示形变回 复到△X0的1/e时所需要的 时间。
除了改变温度能导致链段运动状态变化，从而引发材料玻璃化转 变外，在恒温下改变其他条件，如改变各向同性压力、外力作用 频率等，也能改变链段运动状态，引发玻璃化转变，这种现象称 玻璃化转变的多维性。
玻璃化转变压力：在等温条件下高聚物比容随压力变 化的转折点为玻璃化转变压力Pg。
玻璃化转变频率：
恒温条件下，作用力频率和电场频率与tgδ 的关系曲线中， tgδ 最大值处的频率即为玻璃化转变频率。
高分子材料——高聚物的分子运动与力学状态PPT学习教案
的拉伸和回缩等。
第5页/共78页
3）. 链节、支链、侧基等的运动
（更小尺寸微布朗运动）
——比链段运动所需能量低，在玻璃化
转变温度以下即可发生；
4）. 晶区内的运动
——晶型转变、晶区内缺陷运动、晶区
折叠链伸缩呼吸运动等。
第6页/共78页
2 . 分子运动的时间依赖性——松弛
.
外力拉长Δx，撤除外力，则形变回复随时间
式中， τs是某一参考温度Ts下的松弛时
间，C1和C2是经验常数。
T ↗， τ ↘
第13页/共78页
1-2 高聚物的力学状态和
热转变
1 . 线形非晶态高聚物
2 . 晶态高聚物
3 . 交联高聚物
当温度在一定范围内变化时，大分子具有不
同的运动状态，高聚物宏观表现出不同的力学状
态。 在恒定应力下，高聚物的温度-形变之间
熔融转变称为主转变松弛。
次级（转变）松弛——低
第22页/共78页
次级松弛——
更小单元的运动
主松弛——
非晶及晶区的连段运动
高聚物的动态力学温度谱
第23页/共78页
2-2 晶区的次级松弛
晶区的松弛转变除了分子整链
运动的结晶熔融主转变外，还
包括以下次级松弛。
1）Tm以下的晶型转变；
2）晶区内部缺陷的运动，
段运动十分缓慢，体积松弛和构象重排在实验的时间标尺内不可能
在0到T2到之间，链构象不再发生变化，只有一种
能量最低的构象存在，平衡构象熵变为零；
第5页/共78页
3）. 链节、支链、侧基等的运动
（更小尺寸微布朗运动）
——比链段运动所需能量低，在玻璃化
转变温度以下即可发生；
4）. 晶区内的运动
——晶型转变、晶区内缺陷运动、晶区
折叠链伸缩呼吸运动等。
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2 . 分子运动的时间依赖性——松弛
.
外力拉长Δx，撤除外力，则形变回复随时间
式中， τs是某一参考温度Ts下的松弛时
间，C1和C2是经验常数。
T ↗， τ ↘
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1-2 高聚物的力学状态和
热转变
1 . 线形非晶态高聚物
2 . 晶态高聚物
3 . 交联高聚物
当温度在一定范围内变化时，大分子具有不
同的运动状态，高聚物宏观表现出不同的力学状
态。 在恒定应力下，高聚物的温度-形变之间
熔融转变称为主转变松弛。
次级（转变）松弛——低
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次级松弛——
更小单元的运动
主松弛——
非晶及晶区的连段运动
高聚物的动态力学温度谱
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2-2 晶区的次级松弛
晶区的松弛转变除了分子整链
运动的结晶熔融主转变外，还
包括以下次级松弛。
1）Tm以下的晶型转变；
2）晶区内部缺陷的运动，
段运动十分缓慢，体积松弛和构象重排在实验的时间标尺内不可能
在0到T2到之间，链构象不再发生变化，只有一种
能量最低的构象存在，平衡构象熵变为零；
高分子材料力学性能
全剪切应力下的流变曲线
曲线3：宾汉流体
D、触变性流体：t延长，粘度迅速下降； （例：重防腐涂料中的应用）
震凝性流体：反之
一、高聚物的流动性
§5.1 力学性能
1、第一牛顿区 2、第二牛顿区
一、高聚物的流动性
§5.1 力学性能
2、与结构的关系 （η、 Tf 、非牛顿性 ）
解缠能力
1）分子量：
分子量越大，粘度越大， Tf 越高， 非牛顿性越大
4）粘弹模型 ： 建立模型－－模拟曲线－－得到参数
理想粘壶＋理想弹簧
分子运 动
并联
串联
Kelvin 模型 描述蠕变
Maxwell模型 描述应力松弛
三、粘弹性
§5.1 力学性能
三、粘弹性
§5.1 力学性能
2、动态粘弹性 （滞后）
• 滞后：一定温度下，受交变的应力，形变随时
间的变化跟不上力随时间的变化
银纹化过程
裂缝
4）分子间作用力： 越大： 四 屈服、强度与断裂
一Tf 越定高，的粘度温越高度， 、一定的拉伸速度下，观察应力随应
变的变化曲线 5
ΔV= 0
柔性越大，Tf 越低， 非牛顿性越大（粘度对剪切的敏感性大）
相比较而言
2、力学强度 不同力学要求如何选材？
3、强度与结构的关系 明显的松弛过程－－时间依赖性
弯曲形变较小时的载荷与挠度
• 抗冲击强度 （韧性） σi=W/bd （kJ/m2)
2、力学强度
§5.1 力学性能
四屈服、强度与断裂
2） 理论强度》 实际强度，σ实=（1/100～1/1000 )σ理 而模量接近 原因：缺陷(裂缝、结构的不均一性）
3）强度理论： • 应力集中： • Griffith表面能理论 （脆性材料）
曲线3：宾汉流体
D、触变性流体：t延长，粘度迅速下降； （例：重防腐涂料中的应用）
震凝性流体：反之
一、高聚物的流动性
§5.1 力学性能
1、第一牛顿区 2、第二牛顿区
一、高聚物的流动性
§5.1 力学性能
2、与结构的关系 （η、 Tf 、非牛顿性 ）
解缠能力
1）分子量：
分子量越大，粘度越大， Tf 越高， 非牛顿性越大
4）粘弹模型 ： 建立模型－－模拟曲线－－得到参数
理想粘壶＋理想弹簧
分子运 动
并联
串联
Kelvin 模型 描述蠕变
Maxwell模型 描述应力松弛
三、粘弹性
§5.1 力学性能
三、粘弹性
§5.1 力学性能
2、动态粘弹性 （滞后）
• 滞后：一定温度下，受交变的应力，形变随时
间的变化跟不上力随时间的变化
银纹化过程
裂缝
4）分子间作用力： 越大： 四 屈服、强度与断裂
一Tf 越定高，的粘度温越高度， 、一定的拉伸速度下，观察应力随应
变的变化曲线 5
ΔV= 0
柔性越大，Tf 越低， 非牛顿性越大（粘度对剪切的敏感性大）
相比较而言
2、力学强度 不同力学要求如何选材？
3、强度与结构的关系 明显的松弛过程－－时间依赖性
弯曲形变较小时的载荷与挠度
• 抗冲击强度 （韧性） σi=W/bd （kJ/m2)
2、力学强度
§5.1 力学性能
四屈服、强度与断裂
2） 理论强度》 实际强度，σ实=（1/100～1/1000 )σ理 而模量接近 原因：缺陷(裂缝、结构的不均一性）
3）强度理论： • 应力集中： • Griffith表面能理论 （脆性材料）
高分子材料的结构、物理状态及性能PPT课件( 30页)
二、大分子链的键接方式
1.聚合物中聚氯乙烯单体的连接方式
1)头-尾连接：
2)头-头或尾-尾连接： 3)无规则连接：
2.共聚物中单体的连接方式（以AB两种单体共聚为例）
1)无规则共聚：—ABBABBABAABAA—
2)交替共聚： —ABABABABABAB—
3)嵌段共聚: —AAAABBAAAABB— 4)接枝共聚：
举例
聚氯乙烯等烯类聚合 物
酚醛树脂、环氧树脂
—C—C—C—C—
—C—C—O—C— —C—C—N— —C—C—S— —O—Si—O—Si— O—
第二节 高分子化合物的结构
高分子化合物的性能与其大分子链的结构密切相关。 一、大分子链结构的化学组成
在元素周期表中只有ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA中部分非金属、 亚金属元素（如N、C、B、O、P、S、Si、Se等）才能形成大 分子链。由于高聚物中常见的C、H、O、N等元素均为轻元素， 所以高分子材料具有密度小的特点。
类别 热塑性塑料
热固性塑料
碳链聚合物 杂链聚合物
元素有机聚 合物
特点
加热软化或熔融，而冷却固化 的过程可反复进行的高聚物， 它们是线型高聚物
加热成型后不再熔融或改变的 聚合物 主链除碳外，还有其它元素原 子的聚合物
主链由氧和其它元素原子组成 的聚合物
1.玻璃态 Tb<T<Tg时，由于温度低，分子热运动能力很 弱，高聚物中的整个分子链和键段都不能运动，只有键长和 键角可作微小变化，此时分子链的状态称为玻璃态。 在这 种状态下使用的材料是塑料和纤维。
2.高弹态 Tg<T<Tf时，由于温度较高，分子活动能力较 大，因此高聚物可以通过单键的内旋转而使键段不断运动， 但尚不能使整个分子链运动，此时分子链呈卷曲状态称高弹 态（橡胶态）。在这种状态下使用的高聚物是橡胶。
高分子材料——力学性能-(课堂PPT)
Stress
Elongation at yield
Elongation at break
Yield stress
Strain
Ultimate strength
五个重要性质： (1)杨氏模量 (2)屈服强度 (3)抗张强度 (4)断裂伸长率 (5)断裂韧性
18
应力-应变过程的不同阶段
I II III IV
• 若形变时体积不发生变化则有
Aolo Al
• 令:伸长比 • 则有:
A Aolo Ao l 1
l lo l 1
lo
lo
/ F F1 1
A
Ao
31
2-4 真应力-应变曲线及其屈服判据
• 按照定义:屈服点为
d 0 d
d
/ 1
0
d
• 则有:
d 1 2 / 1 1 d / 0
材料名称
高级合金钢
A3钢
铝合金 铸铁 聚乙烯 尼龙66 玻璃增强尼龙66 聚酯玻璃钢 环氧玻璃钢 酚醛玻璃钢 玻璃增强聚碳酸酯 玻璃增强聚乙烯 玻璃增强聚丙烯 玻璃增强聚苯乙烯 玻璃增强聚砜 玻璃增强ABS
比重
8.0 7.85 2.8 7.4 0.95 1.12 1.3～1.5 1.8 1.73 1.75 1.4 1.1 1.05～1.24 1.2～1.3 1.45 1.23～1.36
泊松比 0.25 0.16~0.34 0.33 0.38 0.39 0.49~0.50
7
常用的几种力学强度
• 拉伸强度σt= P/bd （最大负荷/截面积)Mpa 1 Mpa = 9.8 kg/cm2 ≈ 10 kg/cm2
• 弯曲强度 σf = 1.5(Plo/bd) MPa
高分子材料(力学性能)
1、第一牛顿区 2、第二牛顿区
第九页，共53页。
一、高聚物的流动性
2、与结构的关系 （η、 Tf 、非牛顿性 ）
1）分子量：
分子量越大，粘度越大，
Tf 越高，
非牛顿性越大
§5.1 力学性能
解缠能力
因为：缠结
2）分布：
一般越宽：
低剪切下：粘度越大， 高剪切下：粘度越小 Tf 越低， 非牛顿性越大
第十页，共53页。
一、高聚物的流动性
链段活动能力，长链的卷 曲
§5.1 力学性能
2、与结构的关系 （η、 Tf 、非牛顿性 ）
缠结
3）柔性：
➢ 柔性越大，Tf 越低， 非牛顿性越大（粘度对剪切的敏感性大）
➢ 刚性越大：粘度对温度的敏感性越大
实际应用的指导意义：塑料成型生产、涂料
4）分子间作用力： 越大： Tf 越高，粘度越高，
高分子材料性能不同于其他材料，出现规律反 常时运用粘弹性来分析。
§5.1 力学性能
明显的松弛过程－－时间依赖性
1、静态粘弹性：（非交变）
t～τ
1) 蠕变、应力松弛现象
• 蠕变：一定T、一定σ，
观察ε～t的变化
• 应力松弛：一定T、一定ε ，
观察σ～t的变化
ε ＝ ε 瞬时弹性＋ ε 高弹＋ε 永久
(交联－曲线2）
高分子材料(力学性能)
第一页，共53页。
基本内容
• 力学性能
• 热性能
• 电性能 • 溶解、渗透性能 • 老化性能
• 燃烧性能
物理性能 化学性能
＃ 分子设计及改性的基本思路及途径
第二页，共53页。
§5.1 力学性能
三种力学状态：
▪ 粘流态：