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(shí)的形變行為及其抗破損的性能，它包括彈性、塑性、強(qiáng)度、蠕變、松弛和硬度等。2.應(yīng)變（形變）：當(dāng)材料受到外力作用時(shí)，它所處的條件又不能產(chǎn)生慣性移動(dòng)時(shí)，其幾何形狀會(huì)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(duì)各向同性的材料有三種基本類型的形變：簡(jiǎn)單切變、均勻壓縮、簡(jiǎn)單拉伸。5.彈性模量：常簡(jiǎn)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)崃浚倔w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(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)： （1）運(yùn)動(dòng)單元和模式的多重性：從運(yùn)動(dòng)單元來(lái)說(shuō)，可以分為鏈節(jié)運(yùn)動(dòng)、鏈段運(yùn)動(dòng)、側(cè)基運(yùn)動(dòng)、支鏈運(yùn)動(dòng)、晶區(qū)運(yùn)動(dòng)以及整個(gè)分子鏈運(yùn)動(dòng)等。從運(yùn)動(dòng)方式來(lái)說(shuō)，有鍵長(zhǎng)、鍵角的變化，有側(cè)基、支鏈、鏈節(jié)的旋轉(zhuǎn)和搖擺運(yùn)動(dòng)，有鏈段繞主鏈單鍵的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，有鏈段的躍遷和大分子的蠕動(dòng)等。 （2）大分子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間依賴性：高分子材料從一種平衡狀態(tài)通過(guò)分子運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)變到另一種平衡狀態(tài)是需要時(shí)間的，這種時(shí)間演變過(guò)程稱作松弛過(guò)程，所需時(shí)間稱松弛時(shí)間。 （3）分子運(yùn)動(dòng)的溫度依賴性：一般規(guī)律是溫度升高，各運(yùn)動(dòng)單元熱運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，同時(shí)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(yùn)動(dòng)，使松弛時(shí)間縮短。8.A-玻璃態(tài) B-過(guò)渡區(qū)（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度） C-高彈態(tài) D-過(guò)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(yùn)動(dòng)，因此其特點(diǎn)是不溶、不熔。10.在拉伸過(guò)程中，高分子鏈的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)以下階段： （1）彈性形變 （2）強(qiáng)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(biāo)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(guò)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(duì)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(lái)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(shí)間的延長(zhǎng)而產(chǎn)生的附加彈性應(yīng)變的性能。這種加載時(shí)應(yīng)變落后于應(yīng)力而與時(shí)間有關(guān)的滯彈性也稱為正彈性后效或彈性蠕變。卸載時(shí)，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(jī)理都同時(shí)存在的力學(xué)行為，其特征是應(yīng)變對(duì)應(yīng)力的響應(yīng)不是瞬間完成的，需要一個(gè)弛豫過(guò)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(shí)吸收的變形功大于卸載時(shí)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(guò)程中產(chǎn)生的一種缺陷，由于它的密度低，對(duì)光線的反射能力高，看起來(lái)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(wú)序的微裂紋，當(dāng)光線以某一角度入射到材料上時(shí)，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(gè)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(jī)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(kuò)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(guò)程中重要力學(xué)性能指標(biāo)：（1）屈服極限（2）抗拉強(qiáng)度（3）伸長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)加劇，松弛過(guò)程加快，表現(xiàn)出材料模量和強(qiáng)度下降，伸長(zhǎng)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(lái)脆斷的材料也可能出現(xiàn)韌性拉伸的特點(diǎn)。減慢拉伸速率與升高環(huán)境溫度對(duì)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(shí)，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(guò)程中，當(dāng)拉伸至屈服點(diǎn)時(shí)，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(diǎn)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(qiáng) （5）與金屬材料不同，高聚物的屈服強(qiáng)度對(duì)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(duì)高聚物材料的淬火處理很敏感 （7）高聚物屈服時(shí)體積略有縮小，實(shí)驗(yàn)表明非晶態(tài)高聚物的屈服無(wú)論在拉伸或壓縮試驗(yàn)時(shí)，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?cè)黾?，?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(xì)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(shí) （4）當(dāng)形變繼續(xù)增大時(shí)，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(qiáng)迫高彈形變，這種在較低溫度下出現(xiàn)細(xì)頸的不均勻拉伸形變稱為“冷拉伸”。22.實(shí)現(xiàn)強(qiáng)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(kuò)大應(yīng)變時(shí)應(yīng)表現(xiàn)出材料硬化效應(yīng)

10、23.當(dāng)高的應(yīng)力作用于高聚物使之產(chǎn)生大形變時(shí)，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(chǔ)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(diǎn)：（1）小應(yīng)力作用下彈性形變很大（2）升溫時(shí)，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(shí)，材料會(huì)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?gòu)椥泽w幾乎無(wú)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(duì)高彈性的影響：分子鏈愈長(zhǎng)，鏈段數(shù)愈多，分子鏈愈柔順，鏈段熱運(yùn)動(dòng)愈容易；而且分子量愈大，其分子鏈間的物理纏結(jié)點(diǎn)愈多，鏈與鏈之間就不容易滑動(dòng)，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(guò)分子間或鏈段間的次價(jià)力來(lái)實(shí)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(huì)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(guò)破壞鏈的規(guī)整性來(lái)降低聚合物的結(jié)晶能力，提高耐寒性，改善彈性，雖是一個(gè)有效而常用的辦法，但是對(duì)于任何硫化橡膠來(lái)說(shuō)，除了彈性要求外，還必須有較高的強(qiáng)度?？墒蔷酆衔锏慕Y(jié)晶能力降低顯然有損與強(qiáng)度，因此用降低結(jié)晶能力來(lái)改善橡膠的耐寒性時(shí)，必須兼顧其強(qiáng)度。27.蠕變：在較小的恒定應(yīng)力作用下，物體的形變隨時(shí)間逐漸發(fā)展，最后達(dá)到平衡的現(xiàn)象。如果在一定時(shí)間后，將應(yīng)力除去，形變隨時(shí)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(dāng)高分子材料受外力作用時(shí)，分子鏈的內(nèi)部鍵長(zhǎng)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(shí)間而逐漸衰減。這種在固定形變下，應(yīng)力隨時(shí)間衰減的現(xiàn)象叫做應(yīng)力松弛。（應(yīng)力松弛對(duì)密封件來(lái)說(shuō)，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(shí)間發(fā)展愈快。因?yàn)樵诓ＡB(tài)高聚物中，鏈段運(yùn)動(dòng)比較困難，蠕變?nèi)崃恳云諒椚崃繛橹鳎S時(shí)間的變化??；在高彈態(tài)時(shí)，鏈段容易運(yùn)動(dòng)，以高彈柔量為主的蠕變?nèi)崃亢芸旖咏谄胶庵担虼嗽谟^察時(shí)間范圍內(nèi)，蠕變速率很低；而在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)，鏈段運(yùn)動(dòng)的松弛時(shí)間與觀察時(shí)間處于相同的數(shù)量級(jí)，隨鏈段運(yùn)動(dòng)對(duì)

14、外力逐漸作出響應(yīng)，蠕變?nèi)崃孔兓艽?，因而蠕變速率極大。 同理，溫度愈高，高聚物的應(yīng)力松弛模量隨時(shí)間衰減愈快，觀察時(shí)間范圍相同時(shí)，應(yīng)力松弛速率也在玻璃化溫度達(dá)到極大值。 （2）應(yīng)力或應(yīng)變的影響：當(dāng)高聚物所受的恒定應(yīng)力低于其斷裂強(qiáng)度時(shí)，它在任一時(shí)刻的蠕變?nèi)崃颗c作用力的大小應(yīng)該無(wú)關(guān)。但是，實(shí)際上當(dāng)作用力足夠大時(shí)，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(shí)，高聚物在一定觀察時(shí)間內(nèi)應(yīng)力松弛模量與應(yīng)變的大小無(wú)關(guān)，但當(dāng)恒定應(yīng)變超過(guò)某一臨界值時(shí)，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(dòng)態(tài)粘彈性: （1）滯后現(xiàn)象：即應(yīng)變隨時(shí)間的變化一直跟不上應(yīng)力隨時(shí)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(yán)重。同時(shí)，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(lái)得及運(yùn)動(dòng)，滯后現(xiàn)象很?。蝗敉饬ψ饔妙l率很高，鏈段根本來(lái)不及運(yùn)動(dòng)，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(shí)，鏈段可以運(yùn)動(dòng)，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(jìn)行的，高聚物在一次拉伸與回縮的循環(huán)過(guò)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(guò)程。韌性斷裂：材料斷裂前及斷裂過(guò)程中產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形的斷裂過(guò)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(jià)鍵（化學(xué)鍵）源于原子間的相互作用，鍵能較高；次價(jià)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(gè)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(qiáng)度破壞本質(zhì)是主價(jià)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(qiáng)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(shí)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(shí)可能是范德華力或氫鍵的破壞。39.高分子的實(shí)際強(qiáng)度一般只有理論強(qiáng)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?zhǔn)芰σ膊豢赡苁蔷鶆虻?，斷裂時(shí)不是每根分子鏈都同時(shí)達(dá)到其理論強(qiáng)度值。實(shí)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(jìn)一步發(fā)展，最后材料遠(yuǎn)不到其理論強(qiáng)度值就斷裂了。40.高聚物的主要力學(xué)強(qiáng)度：（1）抗拉強(qiáng)度：是將試片在拉力機(jī)上施以靜態(tài)拉伸負(fù)荷，使其破壞（斷裂）時(shí)的載荷。（2）抗彎（曲）強(qiáng)度：也叫彎曲強(qiáng)度，是指采用簡(jiǎn)支梁法將試樣放在兩支點(diǎn)上，在兩支點(diǎn)間的試樣上施加集中載荷，使試樣變形直至破裂時(shí)的載荷。（3）抗壓強(qiáng)度：也叫壓縮強(qiáng)度，是指在試樣上施加載荷至破裂（對(duì)脆性材料而言）或產(chǎn)生屈服現(xiàn)象（對(duì)韌性材料而言）時(shí)，原

19、單位橫截面積上所能承受的載荷。（4）疲勞強(qiáng)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(qiáng)度：是材料在高速?zèng)_擊狀態(tài)下的韌性或抗斷裂的度量。41.影響高聚物的強(qiáng)度因素：（1）化學(xué)結(jié)構(gòu)：材料的強(qiáng)度取決于主價(jià)鍵和次價(jià)鍵，因此高分在材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)是影響其強(qiáng)度的根本因素。增加取代基的極性或產(chǎn)生氫鍵可使強(qiáng)度提高，極性基團(tuán)或氫鍵密度越大，強(qiáng)度越高。（2）分子量：分子量是對(duì)高分子材料力學(xué)性能（包括強(qiáng)度、彈性、韌性）起決定性作用的結(jié)構(gòu)參數(shù)。低分子有機(jī)化合物一般沒有力學(xué)強(qiáng)度（多為液體），高分子材料要獲得強(qiáng)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(duì)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(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度、硬度、彈性模量均提高，但斷裂伸長(zhǎng)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(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、模量和韌性得到提高，而大球晶將使斷裂伸長(zhǎng)和韌性下降。伸直鏈晶體的拉伸強(qiáng)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(qiáng)度。一般認(rèn)為，對(duì)于玻璃態(tài)聚合物，交聯(lián)對(duì)脆性強(qiáng)度的影響不大，但對(duì)高彈態(tài)材料的強(qiáng)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(qiáng)。（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(dāng)拉伸速率非常快時(shí)，由于鏈段運(yùn)動(dòng)跟不上，交聯(lián)橡膠似硬性固體，呈脆性破壞，強(qiáng)度高，應(yīng)變很?。划?dāng)拉伸速率較慢時(shí)，呈橡膠態(tài)，強(qiáng)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(shí)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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(shí)驗(yàn)證明，纖維直徑減小，其強(qiáng)度增加，這說(shuō)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?yàn)樗斐筛蟮膽?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(rèn)為填

22、料對(duì)高聚物強(qiáng)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(duì)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(qiáng)度降低，強(qiáng)度的降低值與增塑劑的加入量約成正比。42.高分子材料強(qiáng)化原理：（1）在大分子鏈中引入極性基團(tuán)或能形成氫鍵的基團(tuán)，可以增加大分子鏈之間的相互作用力，從而提高強(qiáng)度。（2）對(duì)高聚物鏈段進(jìn)行適度的交聯(lián)，可以提高強(qiáng)度。（3）提高高聚物的結(jié)晶度，可是大分子鏈間作用力增強(qiáng)，提高材料的強(qiáng)度。（4）通過(guò)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(qiáng)度。（5）利用填料填充增強(qiáng)改性。43.抗沖擊強(qiáng)度：指標(biāo)準(zhǔn)試樣受高速?zèng)_擊作用斷裂時(shí)，單位斷

23、面面積（或單位缺口長(zhǎng)度）所消耗的能量。測(cè)定材料抗沖擊性能的實(shí)驗(yàn)方法有：（1）高速拉伸實(shí)驗(yàn)；（2）落錘式?jīng)_擊實(shí)驗(yàn)；（3）擺錘式?jīng)_擊實(shí)驗(yàn)（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(cè)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(dòng)態(tài)使用過(guò)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(qiáng)度的條件下，在承受周期性應(yīng)力（或應(yīng)變）過(guò)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(dòng)應(yīng)力：變動(dòng)載荷在單位面積上的平均值稱為變動(dòng)應(yīng)

24、力，通常分為周期變動(dòng)應(yīng)力和隨機(jī)變動(dòng)應(yīng)力兩大類。47.疲勞破壞的特點(diǎn)： （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(shí)斷裂。 （3）疲勞過(guò)程是一個(gè)損傷累積的過(guò)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(kuò)展和裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展三個(gè)階段。48.疲勞壽命：機(jī)件疲勞失效前的使用時(shí)間。第八章1.介電性：高聚物在外電場(chǎng)作用下出現(xiàn)的儲(chǔ)存和損耗的性質(zhì)，稱為介電性。2.極化：在外電場(chǎng)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(chǎng)作用下分子中每個(gè)原子的價(jià)電子云相對(duì)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(chǎng)作用下

25、原子核之間的相對(duì)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(wú)外電場(chǎng)時(shí)，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，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(dāng)有外電場(chǎng)時(shí)，極性分子除了誘導(dǎo)極化外，還會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)而沿電場(chǎng)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(chǔ)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(chǔ)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(duì)稱性越高，介電系數(shù)越小。交聯(lián)使分子取向活動(dòng)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(chǎng)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(qiáng)；另一方面溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)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(chǎng)中極化時(shí)，會(huì)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(gè)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(chǎng)作用下流動(dòng)時(shí)，因克服電阻所消耗的電能。這部分損耗在交變電場(chǎng)和恒定電場(chǎng)中都會(huì)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(gè)松弛過(guò)程，交