高分子高物新課件14第6章

1、第三篇高聚物的性能 (Properties of polymers)第5章 彈性與粘性的概念 (elasticity and viscosity)5.1 彈 性(elasticity)5.1.1 彈性模量與泊松比 (elastic modulus)材料的基本形變模式-單向拉伸動(dòng)畫(huà)演示桿、棒的彎曲形變-簡(jiǎn)支梁彎曲動(dòng)畫(huà)演示桿、棒的彎曲形變-懸臂梁彎曲動(dòng)畫(huà)演示材料的基本形變模式-剪切動(dòng)畫(huà)演示材料的基本形變模式-桿的扭轉(zhuǎn)動(dòng)畫(huà)演示材料的基本形變模式-靜壓縮動(dòng)畫(huà)演示各向同性的理想彈性材料: 獨(dú)立參數(shù) 2 個(gè)橡膠與低分子液體(形變時(shí)體積不變):大多數(shù)材料(形變時(shí)體積發(fā)生變化):5.1.2 柔量(compli

2、ance)第6章高聚物的高彈性 （rubber elasticity）6.1 高彈性的特點(diǎn)i) 彈性應(yīng)變大ii) 彈性模量低一根主鏈由N個(gè)單鍵組成的高分子鏈在外力作用下的最大高彈性拉伸比Why? 施加外力除去外力iii)iv)快速拉伸時(shí)，橡膠的溫度升高； 金屬材料的溫度下降；高彈形變中的熱效應(yīng)在絕熱條件(快速拉伸)下，材料升溫。Why? 溫度升高，熱運(yùn)動(dòng)加劇，回縮力加大， (t)鏈段發(fā)生相對(duì)遷移時(shí)需克服摩擦力，所以高彈響應(yīng)落后于理想彈性響應(yīng)施加外力除去外力分子運(yùn)動(dòng)：高彈形變主要引起體系的熵變，高彈性為熵彈性。(普彈形變主要引起體系的內(nèi)能變化，普彈性為能彈性)熱力學(xué)函數(shù)變化：6.2 平衡高彈形變

3、的熱力學(xué)分析(thermodynamics of rubber elasticity)熱力學(xué)第一定律：熱力學(xué)第二定律：長(zhǎng)度為 l 的橡皮試樣在拉伸應(yīng)力 的作用下伸長(zhǎng) dl 時(shí)，體系(橡皮)對(duì)外作的功等溫拉伸過(guò)程中，橡皮體積不變，即橡皮拉伸時(shí)，即放熱；橡皮壓縮時(shí)，也放熱。實(shí)驗(yàn)表明，在絕熱條件下，將橡皮拉伸到500%時(shí)，即使無(wú)結(jié)晶，溫度也可升高約106.3 平衡高彈形變的統(tǒng)計(jì)理論 (statistical theory)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系則每一特定末端距的構(gòu)象數(shù)為或假設(shè)：i) 理想三維交聯(lián)網(wǎng)；每根交聯(lián)鏈都是高斯鏈；ii) 每個(gè)交聯(lián)點(diǎn)都固定在平衡位置上；iii) 橡皮形變時(shí)，交聯(lián)網(wǎng)發(fā)生“仿射形變”；儲(chǔ)能函數(shù)單向拉伸：當(dāng)不大時(shí)理論與實(shí)驗(yàn)的比較分析：i) 拉伸比較大時(shí)，高斯鏈模型不再適用；ii) 實(shí)際橡膠的分子鏈之間具有相互作用，拉伸過(guò)程中， 有內(nèi)能變化，iii) 拉伸比較大時(shí)，橡膠模量因取向、結(jié)晶而提高；iv) 實(shí)