高聚物的力学松驰文档.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 原因: 被拉长时,处于不平衡构象,要逐渐过渡到平衡的构象,即链段随着外力的方向运动以减小或者消除内部应力,如果T很高(Tg),链运动摩擦阻力很小,应力很快松弛掉了,所以观察不到,反之,内摩擦阻力很大,链段运动能力差,应力松弛慢,也观察不到.只有在Tg温度附近的几十度的范围内应力松弛现象比较明显.(链由蜷曲变为伸展,以消耗外力) * 研究动态力学行为的实际意义? 用作结构材料的聚合物许多是在交变的力场中使用,因此必须掌握作用力频率对材料使用性能的影响. 如外力的作用频率从0→100~1000周,对橡胶的力学性能相当于温度降低 20~40℃,那么在-50℃还保持高弹性的橡胶,到-20℃就变的脆而硬了. 塑料的玻璃化温度在动态条件下,比静态来的高,就是说在动态条件下工作的塑料零件要比静态时更耐热,因此不能依据静态下的实验数据来估计聚合物制品在动态条件下的性能. * * * * * 产生原因: 形变由链段运动产生,链段运动时受内摩擦阻力作用,外力变化时,链段的运动还跟不上外力的变化,所以形变落后于应力,产生一个位相差,?越大说明链段运动越困难.形变越跟不上力的变化. * * 内耗产生的原因: 当应力与形变的变化相一致时,没有滞后现象,每次形变所作的功等于恢复形变时所作的功,没有功的消耗；如果形变的变化跟不上应力的变化,发生滞后现象,则每一次循环变化就会有功的消耗(热能),称为力学损耗,也叫内耗.外力对体系所做的功：一方面用来改变链段的构象(产生形变),另一方面提供链段运动时克服内摩擦阻力所需要的能量. * * 对于作轮胎的橡胶，则希望它有最小的力学损耗才好 顺丁胶：内耗小，结构简单，没有侧基，链段运动的内摩擦较小 丁苯胶：内耗大，结构含有较大刚性的苯基，链段运动的内摩擦较大 丁晴胶：内耗大，结构含有极性较强的氰基，链段运动的内摩擦较大 丁基胶：内耗比上面几种都大，侧基数目多，链段运动的内摩擦更大。 对于作为防震材料，要求在常温附近有较大的力学损耗（吸收振动能并转化为热能） 对于隔音材料和吸音材料，要求在音频范围内有较大的力学损耗（当然也不能内耗太大，否则发热过多，材料易于热态化） * * * * * * * * * * * * * * * * * 同一个力学松弛既可以在温度较高和较短的时间内观察到，也可以在较低的温度和较长的时间内观察到，因此升高温度和延长观察时间，对于高分子运动是等效的，对高聚物的粘弹性行为也是等效的。 这个等效性可以借助余一个转换因子?T来实现，即在某一温度下测得的力学数据可以转变成另一个温度下的力学数据。 时－温等效原理 * Fast noodle * 模量变化 E(?,?,T,t) 即模量为时间和温度的函数 * 时温等效原理示意图 E lgt T1 t1 t2 lgaT T2 E (T1, t1) = E (T2, t2) = E (T2, t1aT) * Time-Temperature superpostion It was found in the 1940s that the mechanical properties of a polymer at a given temperature could be related directly (by a constant shift factor) to the behavior at another temperature. Similarly, the behavior at a given rate could be related directly to another rate by a similar shift factor. Rate and temperature are inversely related for these materials by the Time-Temperature superposition principle which is based on the Williams-Landel-Ferry (WLF) equation and a free volume approach. * Example —— Polybutadiene 适用范围 Tg ~ Tg+100 参考温度 T0 经验常数 c1 c2 W-L-F equation t t logE 时温等效 * Discussion E(T0 , t0 )=E(T, t) Let aT = t / t0 -- Shift factor 移动因子 E(T0 , t0 )=E(T, t0· aT ) When TT0 t t0 t0 ·aT t0 aT 1