聚合物共混原理第六章聚合物共混物的力学性能

聚合物试样在受到拉伸时，会产生屈服成颈（局部 发生大形变而形成细颈）现象，剪切带和银纹化是 这种局部大形变的两种机理（过程）。
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6.2.2.1 聚合物试样单轴拉伸应力分析
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6.1.1 均相共混体系 6.1.2 单相连续形态结构的共混体系 6.1.3 两相连续形态结构的共混体系
略
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6.2 共混物的力学强度
聚合物共混物的力学强度包括冲击强度、拉伸屈服 强度、拉伸强度、弯曲强度等。
由于增韧是塑料改性主要目的，因此重点讲共混改 性塑料的冲击强度。
第二种原因是试样内部结构中的缺陷或者不匀造成。 另外，还有应变软化、应变硬化作用。
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应变软化：材料一旦发生了较大形变，材料对应变 的阻力随应变的增加而减小。Argon理论认为，应 变软化现象是由于在较大形变时，大分子链各物理 交联点发生重新组合形成有利于形变发展的超分子 结构的缘故。
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6.2.2.3 银纹的特征
①银纹是在拉伸力场中产生的，银纹面总是与拉伸 力方向垂直；在压力场中不会产生银纹； ②银纹在玻璃态、结晶态聚合物中都能产生、发展； ③银纹能在聚合物表面、内部单独引发、生长，也 可在裂纹端部形成。在裂纹端部形成的银纹，是裂 纹端部塑性屈服的一种形式。 总结：银纹可分为3类：材料表面银纹、裂缝 （crack）尖端部位银纹、材料内部银纹。
当形变很大时，大分之链取向充分，在局部应变部 分会由应变软化转变为应变硬化。这种转变是局部 应变能够稳定地发展、材料不致于迅速破裂的原因 所在。
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应变硬化：就是材料发生大形变的同时，高分 子链或者链段或者高分子的微小聚集体沿形变 方向取向，使构象熵减小，也可能使分子间相 互作用能增大，阻碍形变的发展；随着应变量 增大，这些取向单元取向程度增大，对形变继 续发展产生的阻力增大；当形变阻力大到使形 变不再能增大时，大形变部位的形变会终止， 即造成了应变硬化现象。
eq.2
式中，P为双组分PB某种性能，如力学性能、玻璃化转变温度、 密度、粘度、电性能、扩散性能等；
P1、P2分别为组分1、2的相应性能。
β1、β2分别表示组分1、2的浓度，浓度可以是体积分数、质量分 数、物质的量的分数。
两式分别粗略给出了PB的上限值、下限值。同时用1、2式，可求
出性能的范围。
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剪切带有两种情况，弥散型的剪切形变，即在整个受 力区域内发生的大范围的剪切形变；另一种是剪切带， 即发生在局部带状区域内的剪切形变。
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所谓银纹化是指在拉伸力作用下，聚合物中某些薄 弱部位，由于应力集中而产生的空化的条纹状形变 区 ， 称 为 银 纹 （ craze ） ， 这 种 现 象 称 为 银 纹 化 （crazing）。
细颈的形成和发展既有应变软化，也有应变硬 化现象。
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6.2.2.2 剪切带的特征
剪切带具有精细的结构。 剪切带内高分子链或者高分子的微小聚集体有很 大程度的取向，取向方向为切应力和拉伸应力合 力的方向。 剪切带的产生只是引起试样形状发生变化，而诸 如密度、内聚能等不变。
• 前者主要有材料的组成和结构；而环境 因素主要有温度、湿度、外力类型、外 力作用速度等。
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6.1 复合材料性能与组分性能之间的关系
双组分的PB性能与组分间的关系，用“混合法则”表示。
最常用的两个关系式为：
P＝P1β1＋P2β2 eq.1
1 1 2
P P1 P2
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6.2.1 聚合物的力学状态与转变
p243
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6.2.2 聚合物的大形变 及机理
作为塑料使用的聚合物，在通常情况下，呈现玻璃态 （非结晶性聚合物），或者呈现结晶态（结晶性聚合 物），这里主要讨论该类聚合物在单轴拉伸下的大形变 问题。
第六章 聚合物共混物的力学性能 本节内容
一、复合材料性能与组分性能间的关系 二、共混物的力学性能
2.1 聚合物的力学状态与转变 2.2 聚合物的大形变 2.3 聚合物共混物的大形变 2.4 塑料增韧
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前言
• 聚合物共混物的力学性能与组分的性质 分不开，同时还与外在因素密切相关。
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④单一应力作用下引发的银纹称为应力银纹。蠕 变过程、交变应力下可形成银纹；应力和溶剂联 合作用下生成的银纹叫应力－溶剂银纹。
• 如果横截面上受到正应力达到了银纹屈服应力，也 就产生了银纹。
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屈服成颈的原因有两种。 第一种原因是纯几何的，也就是试样截面积的某种波 动，某处截面积小的，受到的真实应力比平均应力大， 形变量也相对大一些，使得截面积进一步减小，形变 进一步加大，最后导致细颈的形成。
• 就切向应力而言，倾角为45°的截面上最大。同理 倾角为135°的截面上也最大。
• 法向应力以横截面上的最大。
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• 当聚合物试样受到单轴拉伸力作用时，如果与横截 面成45度、135度的斜截面上的切向应力分量首先达 到聚合物的剪切屈服强度，试样上首先产生与横截 面成45度、135度的剪切滑移变形带（即剪切带）， 也就形成了细颈。
大量实验表明，聚合物大形变的机理有两种：一是剪切 形变，二是银纹化。在许多情况下是剪切形变和银纹化 并存，各自所占的比例与聚合物的结构以及外场条件有 关。
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所谓剪切形变，是指在外力作用下，在一些平面上高 分子或者高分子的微小聚集体滑动发生高度取向，产 生没有明显体积变化的形状扭曲的形变。