聚合物的粘彈性材料工程，2，外力作用下材料的變形行為：理想彈性固體是與胡克定律變形下的時(shí)間無關(guān)的瞬間變形，瞬間恢復(fù)理想粘性液體是牛頓定律變形與時(shí)間的線性關(guān)系，簡(jiǎn)介，聚合物：4、外力消除后完全沒有響應(yīng)，Newton slew，ideaalviscousliquid理想粘性液體，由于外力隨時(shí)間變化而線性，外力消除時(shí)變形不可逆。5，6，聚合物的變形行為是與時(shí)間相關(guān)的粘彈性和彈性的組合，粘彈性外力使聚合物材料的變形特性結(jié)合了固體的彈性和液體粘性的特性。這種現(xiàn)象表現(xiàn)為機(jī)械性質(zhì)隨時(shí)間變化的機(jī)械松弛現(xiàn)象。因此聚合物經(jīng)常被稱為粘彈性材料，這是聚合物材料的另一個(gè)重要特征。聚合物的粘彈性，7，理想彈性體，理想粘彈性，聚合物的粘彈性，8，Relaxationtime松弛時(shí)間，What sthemeaningof=A/E/E，p a * s，單位unit，e pa，單位：s，松弛時(shí)間為特征時(shí)間。變形固定時(shí)，由于粘性流動(dòng)，應(yīng)力減少到起始應(yīng)力的1/e倍所需的時(shí)間松弛過程，既有粘性又有彈性，因此，9，松弛時(shí)間的物理意義，應(yīng)力松弛到初始應(yīng)力的0.368倍所需的時(shí)間稱為松弛時(shí)間。應(yīng)力松弛過程完成63.2%所需的時(shí)間稱為松弛時(shí)間。when t=，10，聚合物的粘彈性，應(yīng)力松弛蠕變滯后機(jī)械損失，靜態(tài)粘彈性，動(dòng)態(tài)粘彈性，聚合物的粘彈性，11，I，蠕變Creepdeformation，蠕變的含義：聚合物蠕變特性反映了材料的尺寸穩(wěn)定性和長(zhǎng)期載荷能力。如軟PVC線鉤特定方法代碼，慢慢拉伸；解開法典，絲綢慢慢收縮。12、聚合物材料蠕變有3個(gè)變形過程，13、聚合物材料蠕變有3個(gè)變形過程，14、聚合物材料蠕變有3個(gè)變形過程，15、聚合物變形，聚合物受外力作用時(shí)，以上3個(gè)變形是一起發(fā)生的材料總變形： 鍵角等二次運(yùn)動(dòng)立即恢復(fù)，變形直線下降通過結(jié)構(gòu)變化引起的變形恢復(fù)分子鏈間質(zhì)中心位移是永久性的，留下，18，線性和交聯(lián)聚合物的蠕變恢復(fù)，蠕變本質(zhì)：分子鏈的質(zhì)心位移，19，蠕變和溫度的高低關(guān)系：只有適當(dāng)?shù)耐饬Σ拍苁筎g附近有明顯的粘彈性。 t太低，外力太小，蠕變很小，很慢，短時(shí)間內(nèi)很難檢測(cè)到。而且t太高，外力太大，變形發(fā)展快，未檢測(cè)到蠕變現(xiàn)象；僅在適當(dāng)外力的作用下，Tg離得不遠(yuǎn)，鏈段可以移動(dòng)，內(nèi)部摩擦阻力也大，可以緩慢移動(dòng)，甚至可以發(fā)生明顯的蠕變現(xiàn)象。蠕變具有考慮尺寸穩(wěn)定性的重要實(shí)用性。20、如何防止蠕變？關(guān)鍵：減少鏈的中心位移，鏈靈活性好嗎？鏈條的效果好還是弱？交聯(lián)可以嗎？強(qiáng)好，弱好，好，壞，好，壞，好結(jié)晶？好、不好、21、2、應(yīng)力松弛StressRelaxation、恒溫和保持恒定變形時(shí)材料的應(yīng)力隨時(shí)間減少的機(jī)械現(xiàn)象。例如：將交聯(lián)橡膠拉伸到一定長(zhǎng)度，保持長(zhǎng)度不變，隨著時(shí)間的推移，內(nèi)部應(yīng)力慢慢減少到0。，22，無法產(chǎn)生交聯(lián)和線性聚合物的應(yīng)力松弛，交聯(lián)聚合物，線性聚合物，質(zhì)心位移，應(yīng)力只能按平衡值松弛，23，應(yīng)力松弛的原因：鏈段熱運(yùn)動(dòng)，糾纏點(diǎn)分散，分子鏈相互滑動(dòng)，內(nèi)部應(yīng)力逐漸消除。交聯(lián)聚合物不會(huì)產(chǎn)生質(zhì)心運(yùn)動(dòng)，只能按平衡值松弛。聚合物鏈的結(jié)構(gòu)重新排列和分子鏈滑動(dòng)是材料蠕變和應(yīng)力松弛的根本原因，24，應(yīng)力松弛和溫度的關(guān)系：溫度太高，鏈段運(yùn)動(dòng)因內(nèi)部摩擦而變小，應(yīng)力松弛很快，無法檢測(cè)：溫度過低，鏈段運(yùn)動(dòng)因內(nèi)部摩擦而變得很大，應(yīng)力松弛很慢，短時(shí)間也無法檢測(cè)：25，1，延遲現(xiàn)象，樣本交變應(yīng)力下，變形的變化落后于應(yīng)力的變化的現(xiàn)象汽車速度60km/h輪胎某處300次/分鐘循環(huán)應(yīng)力的影響。3，動(dòng)態(tài)粘彈性， (t)，wt， (t)，0，26，粘彈性材料的機(jī)械反應(yīng)在彈性和粘性之間，變形，變形落后于變形變化的相位角度。越大，延遲現(xiàn)象越嚴(yán)重。滯后的原因：外力作用時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)受內(nèi)耗阻力的影響，外力變化時(shí)，鏈段運(yùn)動(dòng)不跟隨外力的變化，落后于；27，2，機(jī)械損耗(內(nèi)部摩擦)，在交變應(yīng)力下聚合物產(chǎn)生延遲現(xiàn)象并將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱的現(xiàn)象，在內(nèi)部摩擦的情況下，橡膠拉伸-收縮的應(yīng)力-應(yīng)變曲線中可見，拉伸曲線下的區(qū)域是橡膠的外力的拉伸操作收縮曲線下的區(qū)域是橡膠的外力的收縮操作，面積差異，損失的操作即，根據(jù)歐拉公式，復(fù)數(shù)指數(shù)形式是復(fù)數(shù)三角法，3，動(dòng)態(tài)系數(shù)和衰減，29，E節(jié)能系數(shù)表示變形時(shí)同一相位的彈性e 損失系數(shù)，具有/2相位差的能量損失，e *，E在塑料中Tg，Tm以下，損耗小，橡膠損耗常見：BR:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分子間力小，鏈段運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部摩擦阻力小，松弛時(shí)間短，小，tg小NR:結(jié)構(gòu)的BR多側(cè)甲基，BR小于tg的SBR:側(cè)基具有芳環(huán)，大體積效果，TG 大熱增量大tg、br NR SBR IIR、tg從小到大、33、溫度影響： (在固定頻率下)、tg以下、主要由鍵長(zhǎng)、鍵角變化引起的變形速度、應(yīng)力變化幾乎完全取決于Tg較小的tg粘性流動(dòng)模式過剩導(dǎo)致分子間相互滑動(dòng)，內(nèi)部摩擦較大，內(nèi)部摩擦急劇增加，tg對(duì)，t TG:t TG:34，溫度譜： (2)交變應(yīng)力的頻率較大： (相當(dāng)于玻璃狀態(tài))鏈段完全不跟隨外力的變化，沒有能量損失，e 大，e 和TG0-0(3)頻率在一定范圍內(nèi)：鏈段可以移動(dòng)，但不跟隨外力的變化，表示明顯的能量損失，因此e 頻譜： (固定溫度)，37，動(dòng)態(tài)機(jī)械分析DMA-dynamic mechanicalysis，DMA特性：(1)多種模式：壓縮、拉伸等(2)多種模式：t、t、 滾動(dòng)阻力引起的能量損失占總?cè)剂舷牡?0%，占卡車的40%，因此，低滾動(dòng)阻力導(dǎo)致燃料消耗滾動(dòng)阻力與胎面膠的滯