高聚物粘弹性

《高分子物理》课程团队：李彩虹余旺旺栗娟苏珺情境三乙丙橡胶耐热输送带选材与成型学习情境三的任务任务一、乙丙橡胶的主要品种4h任务二、乙丙橡胶的应用4h任务三、乙丙橡胶耐热运输带选材8h任务四、乙丙橡胶耐热运输带成型8h

目标告知拟实现的知识目标1、了解高聚物的粘弹性2、理解高聚物静态粘弹性3、掌握高聚物的蠕变和应力松弛现象及其分析拟实现的能力目标能根据高聚物的粘弹性理论，分析生活中的一些现象思考题——复习回顾1.试用分子热运动观点解释橡胶高弹性的成因。2.不受外力作用，橡皮筋受热（）；在恒定外力作用下，受热（）A.收缩B.伸长C.不变D.不一定（试用高弹性热力学理论解释）3.在橡胶下悬一砝码，保持外界不变，升温时会发生什么现象？4.两种组成基本相同的乙烯-丙烯共聚物,一种适于作橡胶,而另一种适于作塑料，推测其原因。（提示：共聚物的类型与结晶能力）弹性粘性弹性和粘性理想的弹性固体服从虎克定律——形变与时间无关瞬间形变，瞬间恢复理想的粘性液体服从牛顿定律——形变与时间成线性关系高聚物：分子运动宏观力学性能强烈地依赖于温度和时间，粘弹性弹性、粘性和粘弹性形变时间交联高聚物理想弹性体理想粘性体线性高聚物弹性、粘性和粘弹性高聚物的粘弹性如何提高材料的抗蠕变性？橡胶的生热性与阻尼性能力学性能随时间变化力学松弛现象概念高聚物的粘弹性特征表现影响粘弹性是介于理想弹性与理想粘性之间的性质静态粘弹性：蠕变和应力松弛动态粘弹性：滞后和力学损耗一、蠕变1、定义：恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的延长逐渐增加的现象。蠕变回复2、蠕变机理与曲线蠕变过程包括三种形变及形变回复。普弹形变：键长和键角的改变，模量大，形变小，可立即回复。高聚物的静态粘弹性高弹形变：链段运动，构象改变，模量小，形变大，逐步回复。高聚物的静态粘弹性塑性形变：高分子链运动，分子间滑移，形变随时间线性增加，不可回复。高聚物的静态粘弹性高聚物的静态粘弹性ε3

ε3ε1ε2ε2ε1tε蠕变及蠕变回复曲线总形变高聚物的静态粘弹性二、应力松弛1、定义：恒温恒应变下，高聚物材料的应力随时间的延长而衰减的现象。2、应力松弛曲线：时间t应力σ0

σ(∞)

交联高聚物线形高聚物

0玻璃态高弹态粘流态t高聚物的静态粘弹性（1）温度：温度↑，蠕变速率↑

，蠕变程度↑因为温度↑分子运动速度↑，松弛↑（2）外力作用↑

，蠕变↑

，蠕变速率↑tε（3）受力时间：受力时间↑，蠕变↑。T外力蠕变的影响因素（4）结构主链刚性，分子运动性↓，蠕变↓交联与结晶：交联蠕变↓；结晶蠕变↓。t(h)100020003000ε(%)聚砜聚苯醚聚碳酸酯改性聚苯醚ABS（耐热级）聚甲醛尼龙ABS0.51.01.52.0小结1—提高高聚物抗蠕变性途径选择刚性高分子（主链中有苯环，书P103图）交联提高结晶性加入刚性填料制品结构加入增强层或金属嵌件等小结2—静态粘弹性粘弹性是介于（）和（）间的一种性质静态粘弹性表现：恒T，应力随时间变化的是（），应变随时间变化的是（）挂在墙上的塑料雨衣越变越长；软PVC丝，用它来缚物，开始扎得很紧，后来慢慢变松。蠕变过程中的三种形变分别是什么？其形变机理和特征应力松弛最后到0的是（）蠕变回复最后能回复到0的是（）A.线性高聚物B.交联高聚物应力松弛蠕变滞后力学损耗静态粘弹性动态粘弹性材料对外界作用力的不同响应情况恒定力或形变-静态变化力或形变-动态高聚物的粘弹性动态力学行为在交变应力或交变应变作用下，聚合物材料的应变或应力随时间的变化。例如：许多齿轮、阀片、传送带、轮胎等不停地承受交变载荷作用。高聚物的动态粘弹性1、滞后现象：试样在交变应力作用下，应变落后于应力的现象。ε(t)wtσ(t)σ0高聚物的动态粘弹性δ—滞后角。δ越大，滞后现象越严重。2、产生原因：外力作用时，链段运动要受到内摩擦阻力的作用，链段运动跟不上外力的变化，ε落后于σ。3、力学损耗（内耗）聚合物在交变应力作用下，产生滞后现象，而使机械能转变为热能的现象。大小用损耗因子或阻尼因子tgδ表示。ε1

ε0

ε2σεσ0回缩拉伸硫化橡胶拉伸—回缩应力应变曲线拉伸曲线下面积为外力对橡胶所作的拉伸功回缩曲线下面积为橡胶对外力所作的回缩功面积之差损耗的功高聚物的动态粘弹性高聚物的动态粘弹性建筑减震示意图桥梁减震垫硬盘减震散热器高聚物的动态粘弹性作业与思考题作业题：什么是蠕变与应力松弛？画出典型硫化胶的蠕变（包括蠕变回复）与应力松弛曲线并说明其特征。思考题：试说明下列现象挂在墙上的塑料雨衣越变越长；软PVC丝，用它来缚物，开始扎得很紧，后来就会慢慢变松提高高聚物的抗蠕变性途径思考题