【高聚物的结构与性能课件】10.高聚物的粘弹性+.pdfVIP

高聚物的粘弹性 主讲:朱平平 Are you familiar with silly putty, the strange substance which is both solid and liquid-like? If you pull it slowly in comparison with the reptation time, the material flows like a very viscous liquid. If you form it into a ball and strike it quickly, it bounces like rubber. 高聚物的粘弹性 •高聚物的力学性质对温度和时间的依赖性 很强 •时温等效原理 •高聚物的力学性质随时间的变化—力学松 弛（弛豫）： 如：蠕变、应力松弛、滞后、力学损耗 线性弹性 • 变形小 • 变形无时间依赖性 • 变形在外力除去后完全回复 • 无能量损失—能弹性 • 变形：能量储存起来 回复：内能释放 • 应力正比于应变 非线性弹性—橡胶弹性 •形变量大（最大达1000％） •变形能完全回复（但需一定时间） •时间依赖性 （应变随时间发展，但不是无限增大，而是 趋于一平衡值） •小形变时符合线性弹性 弹性模量很低105～10Pa，体积模量很大6 •弹性模量随温度升高而升高，与金属相反 •变形时有热效应 线性粘性 •变形的时间依赖性 dε σ σ η ε ⋅t dt η •变形不可回复 •有能量损失 • 外力对物体所作的功在流动中转为热 能而散失，这一点与弹性变形过程中储能 完全相反 η • 为常数 非线性粘性 •聚合物熔体的流动不是线性粘性流动 •它们是非牛顿流体，这种特性与分子结构 有关 •不受外力时，高分子链为无规线团 •受外力发生流动时，分子链取向，同时缠 绕逐步解体 η • 不是常数 线性粘弹性 •在应力较小时，高聚物表现出线性粘弹性 •在应力较大时，高聚物表现出非线性粘弹 性 •线性粘弹性的要求： ε t σ J t （1）正比性 ( ) 0 ( ) （2）加和性 Boltzmann叠加原理 应变史是各个独立的应力史产生的应变 史的加和 高聚物粘弹性的力学模型描述 • Maxwell模型 • Kelvin模型 •四元件模型 •多元件模型 Maxwell模型 Kelvin模型 四元件模型 例题： 一高聚物的力学松弛行为可用Maxwell模型来描 5 述，其参数为弹性模量 帕斯卡, 粘度系 E 5=×10 7 数 帕斯卡·秒。外力作用并拉伸到原始长 η 5=×10 度的两倍，计算下面三种情况下的应力： （1 ）突然拉伸到原始长度的两倍，所需的应力； （2 ）维持到100秒时的应力； （3 ）维持到105秒时的应力。 解： σ