常州工程职院高分子物理课件05拉伸与取向

1、项目5拉伸与取向3-4高聚物的取向态结构一、取向的机理与特征取向的机理取向是指非晶高聚物的分子链段或整个高分子链，结晶高聚物的晶带、晶片、晶粒等，在外力作用下，沿外力作用的方向进行有序排列的现象。 工业取向的方法 纤维制品：通过单轴拉伸实现单轴取向。 薄膜制品：通过双轴拉伸实现双轴取向。3-4高聚物的取向态结构薄膜双轴拉伸示意图纤维单轴拉伸示意图un+1un3-4高聚物的取向态结构取向的目的增加拉伸方向上的强度。取向与结晶的异同相同点高分子链排列有序化取向是使高分子链“单向”或“双向”有序化。取向后的结构是外力强迫形成的相对稳定或不稳定的结构。 结晶是使高分子链“三维空间”或“三向”有序化。结

2、晶后的结构是稳定的结构。 取向与结晶的相互关系能结晶肯定能取向，但能取向不一定能结晶。3-4高聚物的取向态结构取向的特征二、取向过程非晶态非交联高聚物的取向过程非晶态交联高聚物的取向过程取向的特征存在链段与高分子链两种取向单元取向是一个松弛过程存在取向与解取向的平衡(a)(b)高分子链的取向状态(a)高分子链不取向，链段取向(b)高分子链取向，链段不取向低拉伸高拉伸拉伸前低取向高取向分子链无规排列分子链沿拉伸方向伸展并排成单向有序的取向态伸长回缩3-4高聚物的取向态结构晶态高聚物的取向过程三、高聚物取向态结构与各向异向性取向度取向程度可以用X-射线衍射、光双折射、红外二色性、小角光散射、偏振荧

3、光等方法测定。低取向高取向结晶作用单轴拉伸双轴拉伸非晶态未取向的晶态单轴取向单轴取向双轴取向项目5课件二等速拉伸曲线6-1材料的力学概念常见的材料力学术语材料力学术语外力（external force） 内力（） 应力（stress ） 应变（strain） 形变（） 强度（strength） 泊松比（Poissons ratio） 模量（module） 柔量（） 抗张强度（tensile strength ） 抗弯强度（flexural strength ） 抗冲击强度（impact strength ） 硬度（hardness） 回弹性（resilience） 韧性（tenacity） 疲

4、劳（fatigue life） 6-1材料的力学概念1、外力（负荷）对材料所施加的使材料形变的力。如拉力、压力、剪切、扭转、弯曲等。2、内力指材料为反抗外力，使材料保持原状所具有的力。如回缩力。3、形变一般是指材料爱力后产生的绝对形变值。如X、Y、Z等；相对形变值如X/X、Y/Y、Z/Z等。4、应力（）单位面积所受的力。用 表示。5、应变（或）在应力作用下单位长度（或单位面积或单位体积）所发生的形变。6、强度在一定条件下，材料所能承受的最大应力。7、泊松比 6-1材料的力学概念8、模量（E）引起单位应变所需要的应力，形式有拉伸模量、压缩模量、剪切模量、扭转模量、弯曲模量等。9、柔量（J）模量的

5、倒数。10、拉伸强度在规定温度、湿度和加载速度下，试样沿轴向方向拉伸直至被拉断为止，断裂前试样承受的最大载荷与试样截面积之比。11、挠曲强度在规定条件下对标准试样施加静弯曲力矩，取试样断裂前的最大载荷计算的强度。12、抗冲击强度试样受冲击而破裂时的单体体积所吸收的能量。14、硬度、回弹性、韧性及疲劳6-2等速拉伸及应力-应变曲线一、非晶态高聚物的应力-应变曲线拉伸的工业应用为增加纤维的拉伸强度而进行单轴拉伸；为增加塑料薄膜的强度而进行双轴拉伸。线型非晶态高聚物的应力-应变曲线拉伸过程高分子链的三种运动情况：弹性形变（开始A点）应变随应力的增加而增大，服从虎克定律，具有普弹性能；运动单元为键长、

6、键角。对应为弹性伸长极限。强迫高弹形变（A点B点）中间经过屈服点Y，对应的表示高聚物材料对抗永久形变的能力；形变能力300%1000%，并且可逆；运动单元为链段。黏流形变（B点后）形变为不可逆（永久形变）；运动单元为链段、大分子链。非晶态高聚物的六种应力-应变曲线与使用的关系应变应力AYBA-弹性极限；Y-屈服点；B-断裂点6-2等速拉伸及应力-应变曲线可以作为工程塑料的高聚物材料硬而脆刚性制品，不宜冲击，能承受静压力典型实例：酚醛塑料制品材料硬而强高模量高抗张，断裂伸长小或无屈服典型实例：PVC硬制品材料硬而韧高模量高抗张，断裂伸长大，有屈服典型实例：聚碳酸酯制品6-2等速拉伸及应力-应变曲

7、线可以作为形变较大的材料无使用价值的材料材料软而韧低模量低屈服，断裂伸长率及强度大典型实例：硫化橡胶、LDPE制品材料软而弱低模量低强度，断裂伸长率中等典型实例：未硫化天然橡胶材料弱而脆一般为低聚物6-2等速拉伸及应力-应变曲线二、未取向的晶态高聚物的应力-应变曲线三、不同温度下的高聚物应力-应变曲线OYNDBOY段YN段ND段DB段D点OY段YN段ND段D点DB段试样形状变化123456789非晶态高聚物不同温度下的应力-应变曲线1，2-温度低于脆性温度，材料处于硬玻璃态，无强迫高弹性3，4，5-温度处于脆性温度与玻璃化温度之间，为软玻璃态6，7，8-温度处于玻璃化温度与黏流温度之间，为高弹

8、态9-温度处于黏流温度以上，为黏流态6-2等速拉伸及应力-应变曲线四、影响强度的因素1234567晶态高聚物不同温度下的应力-应变曲线1，2-温度低于脆性温度，拉伸行为类似弹性固体3，4，5-温度介于脆性温度与玻璃温度期间，为软玻璃态3，4，5-温度介于Tb与Tg之间，为软玻璃态，行为类似强迫高弹性3，4，5-温度较高，低于熔点，拉伸行为类似非晶态橡胶影响强度的因素低分子掺合物对强度的影响相对分子质量对强度的影响交联、结晶、取向对强度的影响填充物对强度的影响材料中缺陷对强度的影响材料中缺陷对强度的影响6-3影响强度的因素影响强度的因素低分子掺合物对强度的影响相对分子质量对强度的影响交联、结晶、

9、取向对强度的影响填充物对强度的影响材料中缺陷对强度的影响材料中缺陷对强度的影响六种塑料纤维制品材料的分析、选择、改性 项目5 项目5的六组任务第一组：请为生产宽度为15.50.5mm、厚度为0.40.1mm断裂拉力为 2000N 的打包带的生产选择合适的高分子材料；第二组：请为生产宽度为15.50.5mm、厚度为0.40.1mm断裂拉力为 1700N的打包带的生产选择合适的高分子材料；第三组：请为生产宽度为12.50.5mm、厚度为0.70.1mm断裂拉力为 1500N的打包带的生产选择合适的高分子材料；第四组：请为塑料撕裂膜（结扎绳）的生产选择合适的高分子材料；第五组：请为鱼网丝的生产选择强

10、度最大的高分子材料；第六组：请为地毯的生产选择合适的高分子材料。项目5的完成过程项目前期准备项目运行情境项目运行一项目运行二项目运行三新项目布置课程改革整体方案单元5教学方案素材1、素材2、素材3课件1、课件2 总体项目协议书子项目考核评价标准子项目完成报告样本总项目运行情境描述复合材料0611集团机构子项目各成员准备的资料、个人的预报告内容及其他供讨论材料。发言代表汇总材料。提交上一项目完成报告项目委托方代表评价时所做的记录及补充意见项目互查意见；项目引深部分的记录；能力、知识等总结记录对新项目所提出的要求及注意事项等的记录巡视检查时的各种记录子项目汇报结果记录子项目结果评价记录项目5参考性

11、结论项目互相检查意见项目引深部分案例项目总结的能力、知识项目5课件及图片展示项目7内容及要求展示项目5运行三的总结部分图片PET打包带PP、PET、PVC丝线项目5运行三的部分内容PP打包带项目5运行三的部分内容续前PP打包带PET打包带项目5运行三的部分内容继续PET打包带项目5运行三的部分内容项目5运行三的部分内容项目5运行三的部分内容项目5运行三的部分内容项目5运行三的部分内容项目5能力训练塑料薄膜手工拉伸实验： 每人提供长300mm宽30mm的流延PE薄膜两条，其中一条做拉伸体会性实验，另一条要求对指定长度200mm进行拉伸，并计算 断裂伸长率。项目5引深部分内容 以项目5中的任务塑料纤维的用途为例，介绍过去所使用的麻绳生产过程，引出现在土地大量占用，而亚麻、线麻的生产需要一定量的土地，而以生产产量低下，要增加产量必与粮食生产矛盾，同时麻使用寿命短。因此，使用塑料纤维是必然的结果，但仍然存在的问题是“回收、利用”防止污染。因此选择的材料必须能再利用。 项目6布置六种塑料容器制品材料的分