高分子材料性能學(xué)

1、第一章-第五章1.力學(xué)性能：指高聚物受外力作用時的形變行為及其抗破損的性能，它包括彈性、塑性、強度、蠕變、松弛和硬度等。2.應(yīng)變（形變）：當材料受到外力作用時，它所處的條件又不能產(chǎn)生慣性移動時，其幾何形狀會發(fā)生變化，這種變化就稱為應(yīng)變。3.應(yīng)力：定義單位面積上的附加內(nèi)力為應(yīng)力，其數(shù)值與單位面積上所受的外力相等。Pa 在切應(yīng)力作用下發(fā)生切應(yīng)變，在正應(yīng)力作用下材料發(fā)生拉伸或壓縮形變。4.對各向同性的材料有三種基本類型的形變：簡單切變、均勻壓縮、簡單拉伸。5.彈性模量：常簡稱為模量，是單位應(yīng)變所需應(yīng)力的大小，是材料剛性的表征。 楊氏模量的倒數(shù)稱為拉伸柔量，切變模量的倒數(shù)稱為切變?nèi)崃?，本體模量的倒數(shù)稱

2、為可壓縮度。6.泊松比：=橫向應(yīng)變/軸向應(yīng)變7.高分子材料分子熱運動的特點： （1）運動單元和模式的多重性：從運動單元來說，可以分為鏈節(jié)運動、鏈段運動、側(cè)基運動、支鏈運動、晶區(qū)運動以及整個分子鏈運動等。從運動方式來說，有鍵長、鍵角的變化，有側(cè)基、支鏈、鏈節(jié)的旋轉(zhuǎn)和搖擺運動，有鏈段繞主鏈單鍵的旋轉(zhuǎn)運動，有鏈段的躍遷和大分子的蠕動等。 （2）大分子運動的時間依賴性：高分子材料從一種平衡狀態(tài)通過分子運動而轉(zhuǎn)變到另一種平衡狀態(tài)是需要時間的，這種時間演變過程稱作松弛過程，所需時間稱松弛時間。 （3）分子運動的溫度依賴性：一般規(guī)律是溫度升高，各運動單元熱運動能力增強，同時由于熱膨脹，分子間距增加，材料內(nèi)部

3、自由體積增加，有利于分子運動，使松弛時間縮短。8.A-玻璃態(tài) B-過渡區(qū)（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度） C-高彈態(tài) D-過渡區(qū)（粘流轉(zhuǎn)變區(qū)） E-粘流態(tài) Tb-脆化溫度 Tg-玻璃化溫度 Tf-粘流溫度9.交聯(lián)聚合物由于分子鏈間存在交聯(lián)化學(xué)鍵，限制了整鏈運動，因此其特點是不溶、不熔。10.在拉伸過程中，高分子鏈的運動經(jīng)過以下階段： （1）彈性形變 （2）強迫高彈形變 （3）塑性形變 （永久形變）（凡是彈性變形都是可逆變形）、11.能彈性：由內(nèi)能變化為主導(dǎo)致的彈性變形稱為能彈性； 熵彈性：由熵變化為主導(dǎo)致的彈性稱為熵彈性。12.彈性變形的力學(xué)性能指標主要有： （1）彈性模量：是單位應(yīng)變所需應(yīng)力的大小 （2）

4、比例極限： （3）彈性極限：材料發(fā)生可逆的彈性變形的上限應(yīng)力值，應(yīng)力超過此值，材料發(fā)生塑性變形。 （4）彈性比功：是材料開始塑性變形前單位體積所能吸收的彈性變形功，又稱彈性比能或應(yīng)變比能。13剛度和彈性的區(qū)別：剛度表征材料對彈性變形的抗力，彈性模量愈高，剛度也愈高，彈性變形愈困難；彈性則是表征材料彈性變形能力，通常以彈性比功的高低來區(qū)分材料彈性的好壞。14.非理想彈性變形： （1）滯彈性(彈性后效)：是指材料在快速加載或卸載后，隨時間的延長而產(chǎn)生的附加彈性應(yīng)變的性能。這種加載時應(yīng)變落后于應(yīng)力而與時間有關(guān)的滯彈性也稱為正彈性后效或彈性蠕變。卸載時，如果速度比較大，應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象稱為反彈性后

5、效。 （2）粘彈性：粘彈性是指材料在外力作用下，彈性和粘性兩種變形機理都同時存在的力學(xué)行為，其特征是應(yīng)變對應(yīng)力的響應(yīng)不是瞬間完成的，需要一個弛豫過程，但卸載后，應(yīng)變可恢復(fù)到初始值，不留下參與變形。 （3）內(nèi)耗：加載時吸收的變形功大于卸載時釋放的變形功，因而有一部分變形功被材料所吸收，稱為內(nèi)耗。15.銀紋：銀紋是高分子材料在變形過程中產(chǎn)生的一種缺陷，由于它的密度低，對光線的反射能力高，看起來呈銀色，因而得名。銀紋產(chǎn)生于高分子高分子材料的弱結(jié)構(gòu)或缺陷部位。在拉應(yīng)力作用下，材料的弱結(jié)構(gòu)或缺陷部位往往被先拉開，形成亞微裂紋或空洞。這些空洞繼續(xù)發(fā)展便形成肉眼可見的銀紋。 銀紋化亦可視為一種特殊的屈服行為

6、。屈服和銀紋化與材料的破壞密切相關(guān)，是材料最終破壞的前奏。 一些高聚物在較低的應(yīng)力（一般低于屈服應(yīng)力）或環(huán)境因素下，其表面或內(nèi)部出現(xiàn)的許多肉眼可見的有序或無序的微裂紋，當光線以某一角度入射到材料上時，這種微裂紋能反射可見光，是微裂紋所處的材料表面呈銀白色閃光，故這種微裂紋稱為銀紋。銀紋不同于裂紋，裂紋的兩個張開面之間是完全空的，而銀紋面之間是由維系兩銀紋面的銀紋質(zhì)高度取向的微纖束和空穴組成。 銀紋的形成機理如下：材料在拉應(yīng)力作用下，局部薄弱處首先發(fā)生屈服與冷拉，使局部本體材料高度拉伸取向，但由于其周圍的本體材料并未屈服，局部冷拉中材料的橫向收縮受限制，結(jié)果在取向微纖間留下大量的空穴。 銀紋區(qū)域

7、首先出現(xiàn)在裂紋前端處，但在裂紋尖端應(yīng)力作用下，易被劈開，使裂紋得到擴展，因此銀紋的生成也是玻璃態(tài)高分子材料斷裂的先兆。16.塑性變形過程中重要力學(xué)性能指標：（1）屈服極限（2）抗拉強度（3）伸長率和斷面收縮率17.影響拉伸行為的外部因素：（1）溫度的影響：溫度升高，分子鏈段熱運動加劇，松弛過程加快，表現(xiàn)出材料模量和強度下降，伸長率變大，應(yīng)力-應(yīng)變曲線形狀發(fā)生很大變化。（2）拉伸速率的影響：減慢拉伸速率，一種原來脆斷的材料也可能出現(xiàn)韌性拉伸的特點。減慢拉伸速率與升高環(huán)境溫度對材料拉伸行為有相似的影響。18.高聚物的屈服行為：高分子材料發(fā)生脆性斷裂時，試樣沒有明顯的變化，斷裂面一般與拉伸方向垂直，

8、斷裂面很光潔；而韌性破壞過程中，當拉伸至屈服點時，試樣常出現(xiàn)與拉伸方向呈約45度角傾斜的剪切滑移變形帶。19.高聚物的屈服點具有下列特征： （1）屈服應(yīng)變大 （2）屈服后出現(xiàn)應(yīng)變軟化 （3）由于高聚物的粘彈性本質(zhì)，高分子材料的屈服應(yīng)力有很大的應(yīng)變速率依賴性，屈服應(yīng)力隨應(yīng)變速率的增大而增大。 （4）屈服應(yīng)力的溫度依賴性強 （5）與金屬材料不同，高聚物的屈服強度對流體靜壓力非常敏感，屈服應(yīng)力隨流體靜壓力的增大而迅速提高。 （6）屈服應(yīng)力對高聚物材料的淬火處理很敏感 （7）高聚物屈服時體積略有縮小，實驗表明非晶態(tài)高聚物的屈服無論在拉伸或壓縮試驗時，都是材料的密度增加約0.25。 （8）壓縮屈服應(yīng)力比

9、拉伸屈服應(yīng)力大，這種現(xiàn)象叫鮑辛格效應(yīng)。20.高聚物的繼續(xù)屈服將包括以下五種可能的現(xiàn)象： （1）屈服后應(yīng)變增加，應(yīng)力反而不大的下跌，出現(xiàn)應(yīng)變軟化現(xiàn)象 （2）呈現(xiàn)各種不同類型的塑性不穩(wěn)定性，其中最為熟知的是細頸現(xiàn)象 （3）塑性變形產(chǎn)生熱量，如不馬上除去，試樣溫度增加，試樣變軟，加速塑性不穩(wěn)定性，特別是在高應(yīng)變速率時 （4）當形變繼續(xù)增大時，發(fā)生“取向硬化”現(xiàn)象，應(yīng)力急劇增加 （5）試樣斷裂21.冷拉伸：結(jié)晶聚合物也能產(chǎn)生強迫高彈形變，這種在較低溫度下出現(xiàn)細頸的不均勻拉伸形變稱為“冷拉伸”。22.實現(xiàn)強迫高彈形變和冷拉伸的條件： （1）材料屈服后應(yīng)表現(xiàn)出軟化效應(yīng) （2）擴大應(yīng)變時應(yīng)表現(xiàn)出材料硬化效應(yīng)

10、23.當高的應(yīng)力作用于高聚物使之產(chǎn)生大形變時，除了通常的焦耳效應(yīng)外，施加于試樣的能量將以幾種方式被吸收：（1）由于反抗粘性而做功，生成不可回復(fù)的摩擦熱（2）由于反抗分子鏈構(gòu)象的改變二而釋放的熵?zé)幔?）用于改變材料內(nèi)能的儲存和釋放（4）由于分子鏈斷裂生成自由基（5）由于生成裂紋或空洞而增加的新表面24.典型高彈形變特點：（1）小應(yīng)力作用下彈性形變很大（2）升溫時，高彈形變的彈性模量與溫度成正比，即溫度升高，彈性應(yīng)力也隨之升高，而普通彈性體的彈性模量隨溫度升高而下降（3）絕熱拉伸（快速拉伸）時，材料會放熱而使自身溫度升高，金屬材料則相反（4）高彈形變有力學(xué)松弛現(xiàn)象，而金屬彈性體幾乎無松弛現(xiàn)象（高彈

11、性的本質(zhì)是熵彈性，即高彈形變主要引起體系的熵變；而普彈性的本質(zhì)是能彈性，即普彈形變主要引起體系的內(nèi)能變化。）25.高彈性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系： （1）高彈性與柔性：只有在室溫下不易結(jié)晶的柔性高聚物，才有可能成為具有高彈性的橡膠 （2）分子量對高彈性的影響：分子鏈愈長，鏈段數(shù)愈多，分子鏈愈柔順，鏈段熱運動愈容易；而且分子量愈大，其分子鏈間的物理纏結(jié)點愈多，鏈與鏈之間就不容易滑動，故有利于提高彈性 （3）交聯(lián)與高彈性的關(guān)系：常用的化學(xué)交聯(lián)劑是硫。所謂的物理交聯(lián)是指通過分子間或鏈段間的次價力來實現(xiàn)交聯(lián)26. 提高橡膠耐熱性：（1）改變橡膠的主鏈結(jié)構(gòu)，（2）改變?nèi)〈慕Y(jié)構(gòu)，（3）改變交聯(lián)鏈的結(jié)構(gòu)改善橡膠

12、耐寒性：耐寒性不足的原因是由于在低溫下橡膠會發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變或發(fā)生結(jié)晶，從而導(dǎo)致橡膠變硬、變脆或喪失彈性。通過破壞鏈的規(guī)整性來降低聚合物的結(jié)晶能力，提高耐寒性，改善彈性，雖是一個有效而常用的辦法，但是對于任何硫化橡膠來說，除了彈性要求外，還必須有較高的強度?？墒蔷酆衔锏慕Y(jié)晶能力降低顯然有損與強度，因此用降低結(jié)晶能力來改善橡膠的耐寒性時，必須兼顧其強度。27.蠕變：在較小的恒定應(yīng)力作用下，物體的形變隨時間逐漸發(fā)展，最后達到平衡的現(xiàn)象。如果在一定時間后，將應(yīng)力除去，形變隨時間而變化，叫做蠕變回復(fù)。（蠕變反映制品的尺寸穩(wěn)定性）28.普彈形變：當高分子材料受外力作用時，分子鏈的內(nèi)部鍵長和鍵角立刻發(fā)生變化

13、，這種形變量是很小的，稱為普彈形變。29.應(yīng)力松弛：使一高彈體迅速產(chǎn)生一形變，物體內(nèi)產(chǎn)生一定的應(yīng)力，在保持形變不變的情況下，此應(yīng)力則隨時間而逐漸衰減。這種在固定形變下，應(yīng)力隨時間衰減的現(xiàn)象叫做應(yīng)力松弛。（應(yīng)力松弛對密封件來說，決定它們的使用壽命）30.影響蠕變和應(yīng)力松弛的因素： （1）溫度的影響：溫度愈高，高聚物的蠕變?nèi)崃侩S時間發(fā)展愈快。因為在玻璃態(tài)高聚物中，鏈段運動比較困難，蠕變?nèi)崃恳云諒椚崃繛橹鳎S時間的變化?。辉诟邚棏B(tài)時，鏈段容易運動，以高彈柔量為主的蠕變?nèi)崃亢芸旖咏谄胶庵?，因此在觀察時間范圍內(nèi)，蠕變速率很低；而在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)，鏈段運動的松弛時間與觀察時間處于相同的數(shù)量級，隨鏈段運動對

14、外力逐漸作出響應(yīng)，蠕變?nèi)崃孔兓艽螅蚨渥兯俾蕵O大。 同理，溫度愈高，高聚物的應(yīng)力松弛模量隨時間衰減愈快，觀察時間范圍相同時，應(yīng)力松弛速率也在玻璃化溫度達到極大值。 （2）應(yīng)力或應(yīng)變的影響：當高聚物所受的恒定應(yīng)力低于其斷裂強度時，它在任一時刻的蠕變?nèi)崃颗c作用力的大小應(yīng)該無關(guān)。但是，實際上當作用力足夠大時，蠕變?nèi)崃侩S作用力的增加而極具增加，甚至發(fā)生蠕變斷裂。 同理在應(yīng)力松弛中，恒定應(yīng)變較小時，高聚物在一定觀察時間內(nèi)應(yīng)力松弛模量與應(yīng)變的大小無關(guān)，但當恒定應(yīng)變超過某一臨界值時，應(yīng)力松弛模量將隨應(yīng)變值的增大而明顯下降。 （3）流體靜壓力影響 （4）熱處理的影響 （5）分子量的影響 （6）分子鏈剛性和

15、交聯(lián)的影響 （7）結(jié)晶的影響 （8）取向 （9）增塑、共聚、共混及填料的影響31.動態(tài)粘彈性: （1）滯后現(xiàn)象：即應(yīng)變隨時間的變化一直跟不上應(yīng)力隨時間的變化。（高聚物的滯后現(xiàn)象與其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般剛性分子的滯后現(xiàn)象小，柔性分子的滯后現(xiàn)象嚴重。同時，滯后現(xiàn)象還受外界條件的影響，如果外力作用的頻率低，鏈段來得及運動，滯后現(xiàn)象很??；若外力作用頻率很高，鏈段根本來不及運動，聚合物好像一塊剛硬的材料，滯后現(xiàn)象也很小，只有外力作用的頻率不太高時，鏈段可以運動，但又跟不上作用力的變化，才出現(xiàn)較明顯的滯后現(xiàn)象。） （2）力學(xué)損耗:由于形變的變化落后于應(yīng)力的變化而發(fā)生滯后現(xiàn)象，因此橡膠的拉伸與回縮不是沿

16、同一曲線進行的，高聚物在一次拉伸與回縮的循環(huán)過程中能量的收支不平衡，即每一循環(huán)變化中要消耗功，稱為力學(xué)損耗，或內(nèi)耗。（內(nèi)耗的大小與高聚物本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)P78）32.高分子材料的斷裂模式：P83 （1）直接加載下斷裂 （2）疲勞斷裂 （3）蠕變斷裂 （4）環(huán)境應(yīng)力開裂 （5）磨損磨耗33.脆性斷裂：材料斷裂前基本上不產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形，沒有明顯的預(yù)兆，往往表現(xiàn)為突然發(fā)生的快速斷裂過程。韌性斷裂：材料斷裂前及斷裂過程中產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形的斷裂過程。（斷裂面呈光滑者為脆性斷裂，斷裂面呈粗糙狀者為韌性斷裂）34.高聚物韌-脆轉(zhuǎn)變影響因素： （1）溫度 （2）應(yīng)變速率 （3）分子量 （4）支化 （

17、5）交聯(lián) （6）增塑35.主價鍵（化學(xué)鍵）源于原子間的相互作用，鍵能較高；次價鍵源于分子間的相互作用，鍵能較低，也稱范德華力。36.本征破裂能：使單位截面破壞產(chǎn)生兩個新表面所需的能量，叫做材料的本征破裂能。37.高分子材料的強度破壞本質(zhì)是主價鍵的斷裂引起的。38.高分子抵抗斷裂的能力成為高分子的強度。高聚物之所以具有抵抗外力破壞的能力，主要依靠分子內(nèi)的化學(xué)鍵合力及分子間的范德華力和氫鍵。如果高分子鍵的排列方向是平行于受力方向的，則斷裂時可能是化學(xué)鍵的斷裂或分子間的滑脫，如果高分子鏈的排列方向是垂直于受力方向的，則斷裂時可能是范德華力或氫鍵的破壞。39.高分子的實際強度一般只有理論強度的1/10

18、0，其原因是高聚物的分子鏈不是像假設(shè)的那樣整齊排列的，每根分子鏈受力也不可能是均勻的，斷裂時不是每根分子鏈都同時達到其理論強度值。實際上，材料的破壞往往是從最薄弱處開始的，并引起該處應(yīng)力集中，繼而使破壞進一步發(fā)展，最后材料遠不到其理論強度值就斷裂了。40.高聚物的主要力學(xué)強度：（1）抗拉強度：是將試片在拉力機上施以靜態(tài)拉伸負荷，使其破壞（斷裂）時的載荷。（2）抗彎（曲）強度：也叫彎曲強度，是指采用簡支梁法將試樣放在兩支點上，在兩支點間的試樣上施加集中載荷，使試樣變形直至破裂時的載荷。（3）抗壓強度：也叫壓縮強度，是指在試樣上施加載荷至破裂（對脆性材料而言）或產(chǎn)生屈服現(xiàn)象（對韌性材料而言）時，原

19、單位橫截面積上所能承受的載荷。（4）疲勞強度：在試樣上施加交變循環(huán)外力，試樣承受循環(huán)應(yīng)力而產(chǎn)生循環(huán)應(yīng)變，以致使試樣力學(xué)性能減弱或破壞。（5）沖擊強度：是材料在高速沖擊狀態(tài)下的韌性或抗斷裂的度量。41.影響高聚物的強度因素：（1）化學(xué)結(jié)構(gòu)：材料的強度取決于主價鍵和次價鍵，因此高分在材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)是影響其強度的根本因素。增加取代基的極性或產(chǎn)生氫鍵可使強度提高，極性基團或氫鍵密度越大，強度越高。（2）分子量：分子量是對高分子材料力學(xué)性能（包括強度、彈性、韌性）起決定性作用的結(jié)構(gòu)參數(shù)。低分子有機化合物一般沒有力學(xué)強度（多為液體），高分子材料要獲得強度，必須具有一定的聚合度，使分子間作用力足夠大才行。（

20、3）結(jié)晶：結(jié)晶對高分子材料力學(xué)性能的影響也十分顯著，主要影響因素有結(jié)晶度、晶粒尺寸和晶體結(jié)構(gòu)。一般影響規(guī)律是：隨著結(jié)晶度上升，材料的屈服強度、斷裂強度、硬度、彈性模量均提高，但斷裂伸長率和韌性下降，結(jié)晶使聚合物變硬變脆。均勻小球晶能使材料的強度、伸長率、模量和韌性得到提高，而大球晶將使斷裂伸長和韌性下降。伸直鏈晶體的拉伸強度最大，串晶次之，球晶最小。（4）交聯(lián)：交聯(lián)一方面可以提高材料的抗蠕變能力，另一方面也能提高斷裂強度。一般認為，對于玻璃態(tài)聚合物，交聯(lián)對脆性強度的影響不大，但對高彈態(tài)材料的強度影響很大。（5）分子取向：取向?qū)酆衔锪W(xué)性能最突出的影響是取向使材料產(chǎn)生各向異性和在取向方面上的增

21、強。（6）溫度與形變速率：通常在低溫下發(fā)生脆性破壞，提高溫度可轉(zhuǎn)化成延性破壞。當拉伸速率非常快時，由于鏈段運動跟不上，交聯(lián)橡膠似硬性固體，呈脆性破壞，強度高，應(yīng)變很?。划斃焖俾瘦^慢時，呈橡膠態(tài)，強度較低，應(yīng)變較大。（7）應(yīng)力集中物：缺陷的存在將使材料受力時內(nèi)部壓力分布不平均，缺陷附近范圍內(nèi)的應(yīng)力急劇地增加，遠遠超過壓力平均值，這種現(xiàn)象叫做應(yīng)力集中，缺陷就是應(yīng)力集中物。實驗證明，纖維直徑減小，其強度增加，這說明纖維直徑減小有利于減小纖維表里的差別，降低缺陷出現(xiàn)的概率。銳口的小裂縫甚至比鈍口的較大缺陷更為有害，因為它造成更大的應(yīng)力集中，致使材料從小裂縫開始產(chǎn)生破壞。（8）填料和增塑劑：普遍認為填

22、料對高聚物強度的影響主要取決于填料的體積效應(yīng)，化學(xué)吸附和物理吸附作用。 增塑劑的加入對高聚物起了稀釋作用，減少了高分子鏈之間的作用力，因而強度降低，強度的降低值與增塑劑的加入量約成正比。42.高分子材料強化原理：（1）在大分子鏈中引入極性基團或能形成氫鍵的基團，可以增加大分子鏈之間的相互作用力，從而提高強度。（2）對高聚物鏈段進行適度的交聯(lián)，可以提高強度。（3）提高高聚物的結(jié)晶度，可是大分子鏈間作用力增強，提高材料的強度。（4）通過定向聚合制備結(jié)構(gòu)規(guī)整均一的高聚物，提高高分子材料結(jié)構(gòu)的均一性，從而提高材料強度。（5）利用填料填充增強改性。43.抗沖擊強度：指標準試樣受高速沖擊作用斷裂時，單位斷

23、面面積（或單位缺口長度）所消耗的能量。測定材料抗沖擊性能的實驗方法有：（1）高速拉伸實驗；（2）落錘式?jīng)_擊實驗；（3）擺錘式?jīng)_擊實驗（試樣帶缺口的目的是為了在缺口附近造成應(yīng)力集中，使塑性變形局限在缺口附近不大的區(qū)域內(nèi)，并保證在缺口處發(fā)生斷裂以便正確測定材料承受沖擊載荷的能力）44.高分子材料的增韌改性P13045.疲勞：是在動態(tài)使用過程中，材料出現(xiàn)的破壞行為，直接關(guān)系到塑料和橡膠制品的耐久性和安全性。 疲勞破壞：指材料在低于其破壞強度的條件下，在承受周期性應(yīng)力（或應(yīng)變）過程中，材料表面或內(nèi)部產(chǎn)生微觀損傷，并逐漸發(fā)展至宏觀裂紋直至斷裂的現(xiàn)象。46.變動應(yīng)力：變動載荷在單位面積上的平均值稱為變動應(yīng)

24、力，通常分為周期變動應(yīng)力和隨機變動應(yīng)力兩大類。47.疲勞破壞的特點： （1）疲勞斷裂是在低應(yīng)力下的脆性斷裂。 （2）疲勞斷裂屬于延時斷裂。 （3）疲勞過程是一個損傷累積的過程。 （4）疲勞斷裂從微觀上看經(jīng)歷了疲勞裂紋萌生，裂紋穩(wěn)態(tài)擴展和裂紋失穩(wěn)擴展三個階段。48.疲勞壽命：機件疲勞失效前的使用時間。第八章1.介電性：高聚物在外電場作用下出現(xiàn)的儲存和損耗的性質(zhì)，稱為介電性。2.極化：在外電場的作用下，電介質(zhì)分子中電荷分布所發(fā)生的相應(yīng)變化稱為極化。包括電子極化，原子極化，取向極化等。 電子極化：外電場作用下分子中每個原子的價電子云相對原子核的位移。（電子極化在所有介質(zhì)中存在） 原子極化：電場作用下

25、原子核之間的相對位移。（這兩種極化的結(jié)果將使分子的電荷分布變形，因此統(tǒng)稱為變形極化或誘導(dǎo)極化）3.取向極化發(fā)生在具有永久偶極矩的極性分子中，在無外電場時，由于分子的熱運動，偶極矩的指向是比較混亂的，所以總的平均偶極矩較小，甚至為零。當有外電場時，極性分子除了誘導(dǎo)極化外，還會發(fā)生轉(zhuǎn)動而沿電場方向排列，產(chǎn)生分子取向。4.介電系數(shù)反映了電介質(zhì)儲存電荷和電能的能力，介電系數(shù)越大，極板上產(chǎn)生的感應(yīng)電荷和儲存的電能越多。5.影響高聚物介電系數(shù)的因素： （1）高聚物分子結(jié)構(gòu)：分子極性越大，極化程度越大，介電系數(shù)越大。分子結(jié)構(gòu)對稱性越高，介電系數(shù)越小。交聯(lián)使分子取向活動困難，降低了介電系數(shù)，支化可使分子間作用

26、力減弱，介電系數(shù)升高。 （2）外加電場頻率 （3）溫度的影響：溫度只與取向極化有關(guān)：一方面溫度升高，分子間作用力減低，粘度減小，有利于取向，極化加強；另一方面溫度升高，分子熱運動激烈，不利于取向而使極化減弱。（溫度不可太高）6.電損耗：電介質(zhì)在交變電場中極化時，會因極化方向的變化而損耗部分能量發(fā)熱，稱為電損耗。介電損耗產(chǎn)生的原因有兩個方面：一為電導(dǎo)損耗，是指電介質(zhì)所含的微量導(dǎo)電載流子（能夠攜帶電子的自由粒子）在電場作用下流動時，因克服電阻所消耗的電能。這部分損耗在交變電場和恒定電場中都會發(fā)生。由于通常聚合物導(dǎo)電性很差，故電導(dǎo)損耗一般很小。二為極化損耗，這是由于分子偶極子的取向極化造成的。取向極化是一個松弛過程，交