高分子物理复习

第7章

1.概念

理想高弹体—等温形变过程中内能保持不变的弹性体

熵弹性———只有熵变化对物质的弹性有贡献的性质

能弹性———

2问答

A高弹态的特点

1形变量很大；弹性模量很小，且随温度升高而增大

2形变需要时间——滞后形变

3形变时有热效应，拉伸放热，回缩吸热

B 如何提高高分子材料的耐热性？如何提高高分子材料的耐热性？

提高耐热性的主要途径是：

( 1 ) 增加大分子链的僵硬性，如在主链中引入环状结构、大的侧基或共轭双键等；

（2 ）增加聚合物分子间的作用力，如交联、形成氢键或引入强极性基团等；联、形成氢键或引入强极性基团等；

（3 ）提高聚合物的结晶度或加入填充剂、增强剂

第8章

1.概念

（1）粘弹性——外力作用下，高聚物材料的形变性质兼具固体的弹性和液体粘性的特征。兼具固体的弹性和液体粘性的特征。

（2）蠕变——在一定的温度和较小的恒定外力作用下，材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象

（3）应力松弛——在恒定温度和恒定形变的情况下，高聚物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。

（4）滞后——

（5）力学损耗（内耗）——

（6）Boltzmann叠加原理——聚合物的力学松弛行为是其整个受力历史上各个松弛过程的线性加和的结果。

（7时温等效原理——升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为都是等效的2.问答

1四大模型组成及应用

1）Maxwell模型：由一个弹簧和一个粘壶串联，可以表征线形聚合物的应力松弛行为；

2）Kelvin模型：由一个弹簧和一个粘壶并联，可以描述交联聚合物的蠕变行为；

3）三参数模型：由一个弹簧和一个Kelvin模型串联，可以表征交联聚合物的粘弹性行为；

4）四参数模型：由一个弹簧、一个粘壶和一个Kelvin模型串联而成，可以表征线形聚合物的粘弹性行为

第9章

1.概念

a 强迫高弹形变——玻璃态聚合物在拉伸下产生的大形变称为强迫高弹形变

b 应变硬化——细颈发展完全后，试样再一次被均匀拉伸。由于链段取向后分子链之间的

排列更加紧密，形成了新的结晶结构，材料的强度的结晶结构，材料的强度增加

c 应变软化——许多聚合物屈服后随应变增加应力反而有一定的下降

d 剪切屈服——拉伸韧性聚合物材料到达屈服点时，试样在与拉伸方向成45°角的方向上出现“剪切带”。

e 银纹（Craze）屈服——聚合物受到张应力或环境作用后，由于应力集中，产生分子链局部取向和塑性变形，在材料表面垂直于应力方向上形成的长为100 μm、宽为10 μm左右，厚约1 μm的微细裂纹

f 银纹——由于银纹的密度低于本体材料的密度，所以其折光指数低于本体材料，在银纹本体材料的界度，所以其折光指数低于本体材料，在银纹与本体材料的界面上光线会产生反射效应，在表面形成银色的闪光——银纹

g 裂纹（Crack）——由于分子链断裂而在材料内部形成的空隙，不具有强度，也不能恢复。形成的空隙，不具有强度，也不能恢复。裂纹内部是空的，因此等同于裂缝。

h 脆性断裂——在屈服之前发生，断裂前试样的形变脆性断裂——在屈服之前发生，断裂前试样的形变是均匀的，断裂应变值很小，试样的断面垂直于拉伸应力方向而且比较平滑，断裂能很小。

i 韧性断裂——在屈服之后发生，断裂前试样已经有韧性断裂在屈服之后发生，断裂前试样已经有了较大的形变，试样的断面粗糙，有时可以观察到切变线，消耗的断裂能很大。2问答

A 为什么玻璃态聚合物会发生强迫高弹形变？试讨论温度、链柔性和拉伸速度与强迫高弹形变的关系

Eyring提出：链段运动的松弛时间不但与温度有关，与作用的应力大小也随应力增大---链段运动的位垒降低---松弛时间缩短。当应力增大到屈服应力σY时，链段运动的松弛时间已缩短到与拉伸速度相适应的数量级，本来被时间已缩短到与拉伸速度相适应的数量级本来被冻结的链段在外力的活化作用下可以运动了，链段的运动就导致了玻璃态聚合物产生高弹形变

1. 温度——随温度降低，聚合物弹性模量增大，屈服应力对链段运动的松弛时间的影响随温度降低，聚合物弹性模量增大，屈服应力和断裂应力上升，断裂伸长率减小，塑料变硬变脆

2. 拉伸速率——随拉伸速率提高，聚合物材料的模量增加，屈服应力增大，断裂应力增大，而断裂伸长率减小，塑料变硬变脆

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

B）玻璃态聚合物的强迫高弹形变与晶态聚合物的强迫高弹形变有何区别？它们与橡胶的高弹形变有何异同

相似性：都是先经过“弹性变形”，然后出现“强迫高弹”，发展大形变，最后再发生“应变硬化”。

不一致性：玻璃态高聚物的强迫高弹形变发生在Tb~Tg温度范围，只发生了链段的运动和取向；晶态高聚物的强迫高弹发生在Tg~Tm之间，拉伸过程中除了链段的运动和分子链的取向外，还包含了结晶结构的破坏、晶片的滑移、取向以包含了结晶结构的破坏、晶片的滑移、取向以及再结晶过程

玻璃化转变理论：

1）自由体积理论；2）热力学理论；

3）等粘态理论；4）动力学理论

。玻璃化转变温度是自由体积达到某一临界值的温度。在该温度下自由自由体积达到某一临界值的温度。在该温度下自由体积已不能提供足够的空间容纳链段的运动。链段运动的冻结也导致了自由体积的冻结，因此聚合物的玻璃态可以看作是等自由体积状态2）热力学理论

由于聚合物发生玻璃化转变时热力学参数的变化与热力学二级相转变过程相同（，所以玻璃化转变应该被看作是热力学二级相转变，玻璃化转变温度是一个热力学二级相转变温度3）等粘态理论

玻璃化转变是由粘度突变所引起的。随着温度降低，聚合物的粘度增大，特别是在接特别是在接近玻璃化转变区域时粘度的增加幅度很大。当粘度增加到使链段的运动不能进行的程度时，玻璃化转变发生。所以玻璃化转变温度是这样一个温度在该温度下聚合物熔体的粘度是如此之大，以至于链段运动已变得不可能发生

4）动力学理论

玻璃化转变是一个松弛过程。当聚合物链段运动玻璃化转变是一个松弛过程。当聚合物链段运动的松弛时间与外界作用时间相当时，就会发生与链段运动相对应的玻璃化转变