非晶態(tài)高聚物的應力

項目5課件一拉伸與取向§3-4高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)一、取向的機理與特征

☆取向的機理取向是指非晶高聚物的分子鏈段或整個高分子鏈，結(jié)晶高聚物的晶帶、晶片、晶粒等，在外力作用下，沿外力作用的方向進行有序排列的現(xiàn)象。

☆工業(yè)取向的方法

纖維制品：通過單軸拉伸實現(xiàn)單軸取向。

薄膜制品：通過雙軸拉伸實現(xiàn)雙軸取向。§3-4高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)薄膜雙軸拉伸示意圖纖維單軸拉伸示意圖un+1>un§3-4高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)☆取向的目的增加拉伸方向上的強度?！钊∠蚺c結(jié)晶的異同相同點高分子鏈排列有序化取向是使高分子鏈“單向”或“雙向”有序化。取向后的結(jié)構(gòu)是外力強迫形成的相對穩(wěn)定或不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。結(jié)晶是使高分子鏈“三維空間”或“三向”有序化。結(jié)晶后的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。取向與結(jié)晶的相互關系能結(jié)晶肯定能取向，但能取向不一定能結(jié)晶?！?-4高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)☆取向的特征

二、取向過程

☆非晶態(tài)非交聯(lián)高聚物的取向過程

☆非晶態(tài)交聯(lián)高聚物的取向過程取向的特征存在鏈段與高分子鏈兩種取向單元取向是一個松弛過程存在取向與解取向的平衡(a)(b)高分子鏈的取向狀態(tài)(a)高分子鏈不取向，鏈段取向(b)高分子鏈取向，鏈段不取向低拉伸高拉伸拉伸前低取向高取向分子鏈無規(guī)排列分子鏈沿拉伸方向伸展并排成單向有序的取向態(tài)伸長回縮§3-4高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)☆晶態(tài)高聚物的取向過程三、高聚物取向態(tài)結(jié)構(gòu)與各向異向性取向度取向程度可以用X-射線衍射、光雙折射、紅外二色性、小角光散射、偏振熒光等方法測定。低取向高取向結(jié)晶作用單軸拉伸雙軸拉伸非晶態(tài)未取向的晶態(tài)單軸取向單軸取向雙軸取向項目5課件二等速拉伸曲線§6-1材料的力學概念●常見的材料力學術語材料力學術語外力（externalforce）

內(nèi)力（）

應力（stress）

應變（strain）

形變（）

強度（strength）

泊松比（Poisson’sratio）

模量（module）

柔量（）

抗張強度（tensilestrength

）

抗彎強度（flexuralstrength

）

抗沖擊強度（impactstrength

）

硬度（hardness）

回彈性（resilience）

韌性（tenacity）

疲勞（fatiguelife）

§6-1材料的力學概念1、外力（負荷）對材料所施加的使材料形變的力。如拉力、壓力、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲等。2、內(nèi)力指材料為反抗外力，使材料保持原狀所具有的力。如回縮力。3、形變一般是指材料愛力后產(chǎn)生的絕對形變值。如ΔX、ΔY、ΔZ等；相對形變值如ΔX/X、ΔY/Y、ΔZ/Z等。4、應力（σ）單位面積所受的力。用表示。5、應變（γ或ε）在應力作用下單位長度（或單位面積或單位體積）所發(fā)生的形變。6、強度在一定條件下，材料所能承受的最大應力。7、泊松比μ

§6-1材料的力學概念8、模量（E）引起單位應變所需要的應力，形式有拉伸模量、壓縮模量、剪切模量、扭轉(zhuǎn)模量、彎曲模量等。9、柔量（J）模量的倒數(shù)。10、拉伸強度在規(guī)定溫度、濕度和加載速度下，試樣沿軸向方向拉伸直至被拉斷為止，斷裂前試樣承受的最大載荷與試樣截面積之比。11、撓曲強度在規(guī)定條件下對標準試樣施加靜彎曲力矩，取試樣斷裂前的最大載荷計算的強度。12、抗沖擊強度試樣受沖擊而破裂時的單體體積所吸收的能量。14、硬度、回彈性、韌性及疲勞§6-2等速拉伸及應力-應變曲線一、非晶態(tài)高聚物的應力-應變曲線

●拉伸的工業(yè)應用為增加纖維的拉伸強度而進行單軸拉伸；為增加塑料薄膜的強度而進行雙軸拉伸。

●線型非晶態(tài)高聚物的應力-應變曲線拉伸過程高分子鏈的三種運動情況：

▲彈性形變（開始～A點）應變隨應力的增加而增大，服從虎克定律，具有普彈性能；運動單元為鍵長、鍵角。對應為彈性伸長極限。

▲強迫高彈形變（A點～B點）中間經(jīng)過屈服點Y，對應的表示高聚物材料對抗永久形變的能力；形變能力300%～1000%，并且可逆；運動單元為鏈段。

▲黏流形變（B點后）形變?yōu)椴豢赡妫ㄓ谰眯巫儯贿\動單元為鏈段、大分子鏈。

●非晶態(tài)高聚物的六種應力-應變曲線與使用的關系應變應力AYBA-彈性極限；Y-屈服點；B-斷裂點§6-2等速拉伸及應力-應變曲線▲可以作為工程塑料的高聚物△材料硬而脆剛性制品，不宜沖擊，能承受靜壓力

典型實例：酚醛塑料制品△材料硬而強高模量高抗張，斷裂伸長小或無屈服

典型實例：PVC硬制品△材料硬而韌高模量高抗張，斷裂伸長大，有屈服

典型實例：聚碳酸酯制品§6-2等速拉伸及應力-應變曲線▲可以作為形變較大的材料▲無使用價值的材料△材料軟而韌低模量低屈服，斷裂伸長率及強度大

典型實例：硫化橡膠、LDPE制品△材料軟而弱低模量低強度，斷裂伸長率中等

典型實例：未硫化天然橡膠△材料弱而脆一般為低聚物§6-2等速拉伸及應力-應變曲線二、未取向的晶態(tài)高聚物的應力-應變曲線三、不同溫度下的高聚物應力-應變曲線OYNDBOY段YN段ND段DB段D點OY段YN段ND段D點DB段試樣形狀變化123456789非晶態(tài)高聚物不同溫度下的應力-應變曲線1，2-溫度低于脆性溫度，材料處于硬玻璃態(tài)，無強迫高彈性3，4，5-溫度處于脆性溫度與玻璃化溫度之間，為軟玻璃態(tài)6，7，8-溫度處于玻璃化溫度與黏流溫度之間，為高彈態(tài)9-溫度處于黏流溫度以上，為黏流態(tài)§6-2等速拉伸及應力-應變曲線四、影響強度的因素1234567晶態(tài)高聚物不同溫度下的應力-應變曲線1，2-溫度低于脆性溫度，拉伸行為類似彈性固體3，4，5-溫度介于脆性溫度與玻璃溫度期間，為軟玻璃態(tài)3，4，5-溫度介于Tb與Tg之間，為軟玻璃態(tài)，行為類似強迫高彈性3，4，5-溫度較高，低于熔點，拉伸行為類似非晶態(tài)橡膠影響強度的因素低分子摻合物對強度的影響相對分子質(zhì)