第八章 高聚物的力学性能
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
滑移、转动，形成微 晶或微纤束
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
各种情况下的应力-应变曲线
(e) The Size of Spherulites 球晶大小
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
各种情况下的应力-应变曲线
(f) The Degree of Crystallization 结晶度
各种情况下的应力-应变曲线
(b) Different strain rate 速度
Strain rate
1 2 3 4
.
.
.
.
时温等效原理：拉伸速度 快=时间短 温度低
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
各种情况下的应力-应变曲线
(c) Composition of Polymers
A Y B C
•应力变化不大，形变变 化很大。
•因为材料内部的结构还 在继续破坏，同时分子链 段又在顺着外力方向运动 或逐步排列取向。
ε
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 3 B-C段 应变硬化 (Strain hardening)阶段： σ
A Y B C
σ σy σb
0
Tb
Tg
T
•温度越低，屈服应力越高， 断裂应力越高，但屈服应力 比断裂应力曲线上升得快。 •当σb=σy时，T=Tb(脆化温 度） •Tb以下晶态和非晶态都不 能产生强迫高弹形变。 •当σb〉σy时，拉伸中出现强 迫高弹形变。 •当σb〈σy时，拉伸中不出现 强迫高弹形变。
第八章 高聚物的力学性能
晶态聚合物的应力-应变曲线
C N D
2 N-D段 细颈发展阶 段。伸长不断增加， 应力几乎不变。拉伸 应变值可达100%1000%，直到整个试 样变细。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
晶态聚合物的应力-应变曲线
C N D
3 D-C段 已被细颈化 的试样重新被均匀拉伸， 应力随应变增加，直到 断裂。
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
• 在Tg以下，由于聚合物处于玻璃态， 即使外力除去，已发生的大形变也不能 自发回复。在材料出现屈服之前发生的 断裂称为脆性断裂，一般材料在发生脆 性断裂之前只发生很小的形变。而在材 料屈服之后的断裂，则称为韧性断裂。
存在一个特征温度Tb ，只 要温度低于Tb，玻璃态高聚 物就不能发生强迫高弹形变， 而必定发生脆性断裂，这个 温度称为脆化温度Tb。
A Y B C
•拉伸时截面积变小，所施加 的外力减小；
•拉伸时由于分子运动的摩擦 力所导致的放热，使分子运动 方便，所用的应力会减小；
•由于Tg以下，物理交联点多， 拉伸后交联点破坏了许多，到 ε 了屈服点这种破坏达到一定程 度，致使应力下降。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 平稳区： σ
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线
σ
A
Y B百度文库
C
应变软化（Strain softening）：
高聚物在Tb-Tg之间进行拉 伸时，在屈服点之前曲线先 上升，到了高点后又下降。 ε
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 应变软化产生的原因： σ
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
影响应力-应变曲线的因素
脆性断裂和韧性断裂判断
T<Tb, 先达到b， 脆性断裂
T >Tb, 先达到y， 韧性断裂
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
影响应力-应变曲线的因素
对材料一般使用温度为哪一段？
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
各种情况下的应力-应变曲线
(a) Different temperature
T
Example-PVC a: T<<Tg 脆断 屈服后断
T
b: T<Tg d: Tg以上
c: T<Tg 几十度
韧断
无屈服
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
第二节 聚合物的应力应变特性
•脆性断裂： 材料在屈服点之前发生断裂，称为脆性 断裂。这种情况下材料在断裂前只发生很小 的形变。
•韧性断裂： 材料在屈服点之后发生断裂，称为韧性 断裂。材料在屈服后产生较大的形变。
第八章 高聚物的力学性能
第二节 聚合物的应力应变特性
“软”和“硬”用于区分
模量的低或高，“弱”和
“强”是指强度的大小， “脆”是指无屈服现象而 且断裂伸长很小，“韧” 是指其断裂伸长和断裂应 力都较高的情况，有时可 标志。
应力-应变曲线的类型和脆韧性 将断裂功作为“韧性”的
第八章 高聚物的力学性能
第二节 聚合物的应力应变特性
应力-应变曲线的类型和脆韧性
第八章 高聚物的力学性能
第二节 聚合物的应力应变特性
应力-应变曲线的类型和脆韧性
1 硬而脆
弹性模量较高，断裂强度中等，不出现屈服点，拉伸度 较小时断裂。低相对分子质量PS、PMMA、酚醛树脂在室 温及室温以下表现此种状态。
2 硬而强
弹性模量高，断裂强度大，断裂伸长率约5%，破坏出 现在屈服点附近。高相对分子质量的PS、PMMA或硬 PVC属此类。
3 强而韧
第八章
高聚物的力学性能
第八章 高聚物的力学性能
第一节 描述力学行为的基本物理量
•力学行为： 施加一个外力在材料上，材料所发生的 形变（响应）。
•内力、应力： 材料为反抗外力，力求使自己保持原状 而产生的一种与外力相平衡的力，是内力。 与外力大小相等，方向相反，单位面积上 的这种平衡力为应力。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 屈服点产生的原因： σ
A Y B C
ε
上升是因为材料内部的分 子间作用力保持着固定的 内部结构，当外力作用时， 只要没达到一个确定的值， 材料内部的分子间作用力 及结构都不会变化，但一 旦外力超过了这一确定值 时，材料内部的分子间作 用力及结构就无法再支撑 了，开始解体。形成屈服 点。
弹性模量、屈服应力及断裂伸长率都很高，伸长率也 大，曲线下覆盖的面积也大。尼龙、PC、POM、醋酸 纤维属此类。
第八章 高聚物的力学性能
第二节 聚合物的应力应变特性
应力-应变曲线的类型和脆韧性
4 软而韧 弹性模量高，屈服应力低，断裂伸长大， 约20%—1000%，断裂强度高。软PVC及 硫化橡胶属此类。 5 软而弱 弹性模量低，断裂强度也低，断裂伸长中 等。高聚物的软凝胶、低相对分子质量聚 合物属此类。
力学拉伸.swf
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
晶态聚合物的应力-应变曲线
C N D
冷拉（Cold drawing）：
本质上是受迫高弹形 变。主要原因是链段受 晶格的束缚，只有在一 定的拉力下才能有助于 大分子链段克服这种束 缚而进行运动产生很大 的形变。当去掉外力， 加热到接近熔点的温度， 可以恢复原状。
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
影响应力-应变曲线的因素
脆韧转变温度 Tb Brittle ductile transition 脆韧转变 Tb is also called brittle temperature.
——脆化温度，脆化点
在一定速率下（不同温 度）测定的断裂应力和 屈服应力，作断裂应力 和屈服应力随温度的变 化曲线
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线
σ
A
Y B
C
•Tg以下进行的拉伸
ε 玻璃态聚合物典型 的应力-应变曲线
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 1 0-A段 形变为弹性 形变（普弹形变），应 力-应变成正比。符合 虎克定律σ=Eε。此高 模量、小形变的弹性行 为由高分子的键长、键 角的变化引起。
物质结构组成
a: 脆性材料 b: 半脆性材料 c: 韧性材料
酚醛或环氧树脂 PS, PMMA
PP, PE, PC
Nature rubber, PI
d: 橡胶
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
各种情况下的应力-应变曲线
(d) Crystallization 结晶
应变软化更明显
冷拉时晶片的倾斜、
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
晶态聚合物的应力-应变曲线
C N D
1 0-Y段 应力随应变 线性增加，符合虎克 定律，为普弹形变。 试样被均匀拉长，到 达Y点后，试样突然 出现一个或几个“细 颈”。
晶态聚合物的应 力-应变曲线.swf
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
影响应力-应变曲线的因素
1 温度的影响 •温度上升，断裂强度下降。 •随温度上升材料由硬而脆转
T T
为软而韧。 •温度低，链段运动困难，形
变小；温度高，链段运动容易
，形变大，断裂伸长加大。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
影响应力-应变曲线的因素
ε
第八章 高聚物的力学性能
• 若在试样断裂前停止拉伸，除去外力， 则试样已发生的大形变无法完全恢复； 只有让试样的温度升到Tg附近，形变方 可回复，因此，这种大形变在本质上是 一种高弹形变，而不是粘流形变，其分 子机理主要是高分子的链段运动，它只 是在大外力的作用下的一种链段运动。 为区别于普通的高弹形变，可称之为强 迫高弹性。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
晶态聚合物的应力-应变曲线
C N D
平台区产生的原因： 1）破坏晶格，减少强 度； 2）分子取向，增加强 度；二者抵消。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
晶态聚合物的应力-应变曲线
C N D
应变硬化： 在更强的外力下已经 取向的分子又高度取 向，形成新的晶体， 更高一级的晶体，所 以强度更高，直到断 裂。
σ
A
Y B
C
ε
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 强迫高弹形变在Tb-Tg 之间才能在外力作用下 产生。去除外力形变不 能自行恢复。因为在Tg 以下，缺少链段运动的 能量，但加热到Tg以上 形变又可恢复，因为Tg 以上链段又可以运动了。
σ
A
Y B
C
ε
第八章 高聚物的力学性能
•强度： 在一定条件下，材料断裂前所能忍受 的最大应力，称为强度。
第八章 高聚物的力学性能
第二节 聚合物的应力应变特性
•应力一应变实验是最广泛的，重要、实用的实验。
•在应力-应变试验中，以某一给定的应变速率对试样
施加负荷，直到试样断裂为止。实验大多采用拉伸方 式。
第八章 高聚物的力学性能
第二节 聚合物的应力应变特性
σ
A
Y B
C
ε
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 2 A-B段 形变为强迫高弹形 变。这段明显展示了高分子 在Tg以下不该有的链段运动 行为，但由于外力不断增大 的作用，达到了链段运动的 能量，所以玻璃态被冻结的 链段开始运动，当链段运动 的松弛时间与应变速率在同 一个数量级时，使材料产生 了大的形变。形变完全由于 外力作用下导致链段运动， 称强迫高弹形变。
ε
主要形成原因是大量的 分子链段不断伸展排列 后继续拉伸，导致了整 个分子链的取向排列， 使材料强度进一步提高， 需要更大外力进行拉伸， 应力迅速上升，直到断 裂。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线
σ
A
Y B
C
•应变硬化主要由整个大 分子的运动所致，形变 不可逆，是永久性的。 由于它是在强力作用下 发生的大分子链的相对 滑脱，又称冷流。
第一节 描述力学行为的基本物理量
•形变： 材料的变形值。
•应变： 在应力作用下，单位长度（面积、体积） 所发生的形变。
•弹性模量： 简称模量。是引起单位应变所需的应力。 是材料刚硬度的一种表示。用E表示。 E=σ/ε
第八章 高聚物的力学性能
第一节 描述力学行为的基本物理量
•柔量： 模量的倒数。是材料容易形变程度的 一种表征。用J表示。 J=1/E
典型高聚物的拉伸应力-应变曲线
A：弹性极限
of elastic limit)
(point
σA：弹性强度极限 εA：弹性伸长极限 Y：屈服点 (yielding σY：屈服强度 εY：屈服伸长率 B：断裂点 σB：断裂强度 εB：断裂伸长率 典型高聚物的拉伸应力-应变曲线
point)
第八章 高聚物的力学性能
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
各种情况下的应力-应变曲线
(e) The Size of Spherulites 球晶大小
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
各种情况下的应力-应变曲线
(f) The Degree of Crystallization 结晶度
各种情况下的应力-应变曲线
(b) Different strain rate 速度
Strain rate
1 2 3 4
.
.
.
.
时温等效原理：拉伸速度 快=时间短 温度低
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
各种情况下的应力-应变曲线
(c) Composition of Polymers
A Y B C
•应力变化不大，形变变 化很大。
•因为材料内部的结构还 在继续破坏，同时分子链 段又在顺着外力方向运动 或逐步排列取向。
ε
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 3 B-C段 应变硬化 (Strain hardening)阶段： σ
A Y B C
σ σy σb
0
Tb
Tg
T
•温度越低，屈服应力越高， 断裂应力越高，但屈服应力 比断裂应力曲线上升得快。 •当σb=σy时，T=Tb(脆化温 度） •Tb以下晶态和非晶态都不 能产生强迫高弹形变。 •当σb〉σy时，拉伸中出现强 迫高弹形变。 •当σb〈σy时，拉伸中不出现 强迫高弹形变。
第八章 高聚物的力学性能
晶态聚合物的应力-应变曲线
C N D
2 N-D段 细颈发展阶 段。伸长不断增加， 应力几乎不变。拉伸 应变值可达100%1000%，直到整个试 样变细。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
晶态聚合物的应力-应变曲线
C N D
3 D-C段 已被细颈化 的试样重新被均匀拉伸， 应力随应变增加，直到 断裂。
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
• 在Tg以下，由于聚合物处于玻璃态， 即使外力除去，已发生的大形变也不能 自发回复。在材料出现屈服之前发生的 断裂称为脆性断裂，一般材料在发生脆 性断裂之前只发生很小的形变。而在材 料屈服之后的断裂，则称为韧性断裂。
存在一个特征温度Tb ，只 要温度低于Tb，玻璃态高聚 物就不能发生强迫高弹形变， 而必定发生脆性断裂，这个 温度称为脆化温度Tb。
A Y B C
•拉伸时截面积变小，所施加 的外力减小；
•拉伸时由于分子运动的摩擦 力所导致的放热，使分子运动 方便，所用的应力会减小；
•由于Tg以下，物理交联点多， 拉伸后交联点破坏了许多，到 ε 了屈服点这种破坏达到一定程 度，致使应力下降。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 平稳区： σ
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线
σ
A
Y B百度文库
C
应变软化（Strain softening）：
高聚物在Tb-Tg之间进行拉 伸时，在屈服点之前曲线先 上升，到了高点后又下降。 ε
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 应变软化产生的原因： σ
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
影响应力-应变曲线的因素
脆性断裂和韧性断裂判断
T<Tb, 先达到b， 脆性断裂
T >Tb, 先达到y， 韧性断裂
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
影响应力-应变曲线的因素
对材料一般使用温度为哪一段？
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
各种情况下的应力-应变曲线
(a) Different temperature
T
Example-PVC a: T<<Tg 脆断 屈服后断
T
b: T<Tg d: Tg以上
c: T<Tg 几十度
韧断
无屈服
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
第二节 聚合物的应力应变特性
•脆性断裂： 材料在屈服点之前发生断裂，称为脆性 断裂。这种情况下材料在断裂前只发生很小 的形变。
•韧性断裂： 材料在屈服点之后发生断裂，称为韧性 断裂。材料在屈服后产生较大的形变。
第八章 高聚物的力学性能
第二节 聚合物的应力应变特性
“软”和“硬”用于区分
模量的低或高，“弱”和
“强”是指强度的大小， “脆”是指无屈服现象而 且断裂伸长很小，“韧” 是指其断裂伸长和断裂应 力都较高的情况，有时可 标志。
应力-应变曲线的类型和脆韧性 将断裂功作为“韧性”的
第八章 高聚物的力学性能
第二节 聚合物的应力应变特性
应力-应变曲线的类型和脆韧性
第八章 高聚物的力学性能
第二节 聚合物的应力应变特性
应力-应变曲线的类型和脆韧性
1 硬而脆
弹性模量较高，断裂强度中等，不出现屈服点，拉伸度 较小时断裂。低相对分子质量PS、PMMA、酚醛树脂在室 温及室温以下表现此种状态。
2 硬而强
弹性模量高，断裂强度大，断裂伸长率约5%，破坏出 现在屈服点附近。高相对分子质量的PS、PMMA或硬 PVC属此类。
3 强而韧
第八章
高聚物的力学性能
第八章 高聚物的力学性能
第一节 描述力学行为的基本物理量
•力学行为： 施加一个外力在材料上，材料所发生的 形变（响应）。
•内力、应力： 材料为反抗外力，力求使自己保持原状 而产生的一种与外力相平衡的力，是内力。 与外力大小相等，方向相反，单位面积上 的这种平衡力为应力。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 屈服点产生的原因： σ
A Y B C
ε
上升是因为材料内部的分 子间作用力保持着固定的 内部结构，当外力作用时， 只要没达到一个确定的值， 材料内部的分子间作用力 及结构都不会变化，但一 旦外力超过了这一确定值 时，材料内部的分子间作 用力及结构就无法再支撑 了，开始解体。形成屈服 点。
弹性模量、屈服应力及断裂伸长率都很高，伸长率也 大，曲线下覆盖的面积也大。尼龙、PC、POM、醋酸 纤维属此类。
第八章 高聚物的力学性能
第二节 聚合物的应力应变特性
应力-应变曲线的类型和脆韧性
4 软而韧 弹性模量高，屈服应力低，断裂伸长大， 约20%—1000%，断裂强度高。软PVC及 硫化橡胶属此类。 5 软而弱 弹性模量低，断裂强度也低，断裂伸长中 等。高聚物的软凝胶、低相对分子质量聚 合物属此类。
力学拉伸.swf
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
晶态聚合物的应力-应变曲线
C N D
冷拉（Cold drawing）：
本质上是受迫高弹形 变。主要原因是链段受 晶格的束缚，只有在一 定的拉力下才能有助于 大分子链段克服这种束 缚而进行运动产生很大 的形变。当去掉外力， 加热到接近熔点的温度， 可以恢复原状。
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
影响应力-应变曲线的因素
脆韧转变温度 Tb Brittle ductile transition 脆韧转变 Tb is also called brittle temperature.
——脆化温度，脆化点
在一定速率下（不同温 度）测定的断裂应力和 屈服应力，作断裂应力 和屈服应力随温度的变 化曲线
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线
σ
A
Y B
C
•Tg以下进行的拉伸
ε 玻璃态聚合物典型 的应力-应变曲线
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 1 0-A段 形变为弹性 形变（普弹形变），应 力-应变成正比。符合 虎克定律σ=Eε。此高 模量、小形变的弹性行 为由高分子的键长、键 角的变化引起。
物质结构组成
a: 脆性材料 b: 半脆性材料 c: 韧性材料
酚醛或环氧树脂 PS, PMMA
PP, PE, PC
Nature rubber, PI
d: 橡胶
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
各种情况下的应力-应变曲线
(d) Crystallization 结晶
应变软化更明显
冷拉时晶片的倾斜、
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
晶态聚合物的应力-应变曲线
C N D
1 0-Y段 应力随应变 线性增加，符合虎克 定律，为普弹形变。 试样被均匀拉长，到 达Y点后，试样突然 出现一个或几个“细 颈”。
晶态聚合物的应 力-应变曲线.swf
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
影响应力-应变曲线的因素
1 温度的影响 •温度上升，断裂强度下降。 •随温度上升材料由硬而脆转
T T
为软而韧。 •温度低，链段运动困难，形
变小；温度高，链段运动容易
，形变大，断裂伸长加大。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
影响应力-应变曲线的因素
ε
第八章 高聚物的力学性能
• 若在试样断裂前停止拉伸，除去外力， 则试样已发生的大形变无法完全恢复； 只有让试样的温度升到Tg附近，形变方 可回复，因此，这种大形变在本质上是 一种高弹形变，而不是粘流形变，其分 子机理主要是高分子的链段运动，它只 是在大外力的作用下的一种链段运动。 为区别于普通的高弹形变，可称之为强 迫高弹性。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
晶态聚合物的应力-应变曲线
C N D
平台区产生的原因： 1）破坏晶格，减少强 度； 2）分子取向，增加强 度；二者抵消。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
晶态聚合物的应力-应变曲线
C N D
应变硬化： 在更强的外力下已经 取向的分子又高度取 向，形成新的晶体， 更高一级的晶体，所 以强度更高，直到断 裂。
σ
A
Y B
C
ε
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 强迫高弹形变在Tb-Tg 之间才能在外力作用下 产生。去除外力形变不 能自行恢复。因为在Tg 以下，缺少链段运动的 能量，但加热到Tg以上 形变又可恢复，因为Tg 以上链段又可以运动了。
σ
A
Y B
C
ε
第八章 高聚物的力学性能
•强度： 在一定条件下，材料断裂前所能忍受 的最大应力，称为强度。
第八章 高聚物的力学性能
第二节 聚合物的应力应变特性
•应力一应变实验是最广泛的，重要、实用的实验。
•在应力-应变试验中，以某一给定的应变速率对试样
施加负荷，直到试样断裂为止。实验大多采用拉伸方 式。
第八章 高聚物的力学性能
第二节 聚合物的应力应变特性
σ
A
Y B
C
ε
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线 2 A-B段 形变为强迫高弹形 变。这段明显展示了高分子 在Tg以下不该有的链段运动 行为，但由于外力不断增大 的作用，达到了链段运动的 能量，所以玻璃态被冻结的 链段开始运动，当链段运动 的松弛时间与应变速率在同 一个数量级时，使材料产生 了大的形变。形变完全由于 外力作用下导致链段运动， 称强迫高弹形变。
ε
主要形成原因是大量的 分子链段不断伸展排列 后继续拉伸，导致了整 个分子链的取向排列， 使材料强度进一步提高， 需要更大外力进行拉伸， 应力迅速上升，直到断 裂。
第八章 高聚物的力学性能
第三节 聚合物的拉伸破坏行为
玻璃态聚合物的应力-应变曲线
σ
A
Y B
C
•应变硬化主要由整个大 分子的运动所致，形变 不可逆，是永久性的。 由于它是在强力作用下 发生的大分子链的相对 滑脱，又称冷流。
第一节 描述力学行为的基本物理量
•形变： 材料的变形值。
•应变： 在应力作用下，单位长度（面积、体积） 所发生的形变。
•弹性模量： 简称模量。是引起单位应变所需的应力。 是材料刚硬度的一种表示。用E表示。 E=σ/ε
第八章 高聚物的力学性能
第一节 描述力学行为的基本物理量
•柔量： 模量的倒数。是材料容易形变程度的 一种表征。用J表示。 J=1/E
典型高聚物的拉伸应力-应变曲线
A：弹性极限
of elastic limit)
(point
σA：弹性强度极限 εA：弹性伸长极限 Y：屈服点 (yielding σY：屈服强度 εY：屈服伸长率 B：断裂点 σB：断裂强度 εB：断裂伸长率 典型高聚物的拉伸应力-应变曲线
point)
第八章 高聚物的力学性能