1、高分子材料加工基礎2022-7-42研究內容研究內容u研究對象研究對象u聚合物的極限性質，即在較大外力的持續作用在較大外力的持續作用或強大強大外力的短時作用外力的短時作用后，聚合物發生大大形變直至宏觀破壞宏觀破壞或斷裂斷裂。u主要內容主要內容一、高分子材料的拉伸應力-應變特性二、高聚物的屈服三、高分子材料的斷裂和強度高分子材料加工基礎2022-7-43圖圖6-1 啞鈴型標準試樣啞鈴型標準試樣高分子材料加工基礎2022-7-44玻璃態高聚物的應力高聚物的應力- -應變曲線應變曲線結晶態高彈態高分子材料加工基礎2022-7-45圖圖6-2 6-2 玻璃態或結晶態高聚物的應力玻璃態或結晶態高聚物的應

2、力- -應變曲線應變曲線 Y: 屈服點屈服點B:B:斷裂點斷裂點AAEAAEA:A:彈性極限點彈性極限點BdW0應變軟化應變硬化冷拉高分子材料加工基礎2022-7-46彈性形變彈性形變 -屈服屈服-應變軟化應變軟化-冷拉冷拉-應變硬化應變硬化-斷斷裂裂從分子運動機理解釋上述過程從分子運動機理解釋上述過程高分子材料加工基礎2022-7-47高分子材料加工基礎2022-7-48n這種大形變在外力撤消后不回復，通過適當升溫（TTg或Tm）仍可恢復或部分恢復，屬于強迫高彈形變。高分子材料加工基礎2022-7-49n 非晶態聚合物非晶態聚合物n當溫度處于Tb TTg時，被凍結的鏈段鏈段在外力作用下強迫運

3、動，產生大變形。n 結晶聚合物結晶聚合物n在溫度處于Tb TTm區間發生冷拉伸時，除了非晶態的鏈段鏈段發生強迫高彈形變，還包括晶區的微晶微晶在應力作用下使原有的結晶結構破壞，球晶、片晶被拉開分裂成更小的結晶單元，分子鏈從晶體中被拉出、伸直，沿著拉伸方向排列形成的大形變的過程。高分子材料加工基礎2022-7-410冷拉伸微觀機理分析圖球晶內部晶片拉伸變化示意圖 高分子材料加工基礎2022-7-411高分子材料加工基礎2022-7-412(a) (a) 溫度的影響溫度的影響a: TTb0C脆斷-硬而脆 c: TTg5070C韌斷-硬而韌d: TTg70C無屈服-軟而韌b: TbTTg050C屈服后

4、斷-硬而強PVC試樣溫度范圍拉伸特性T高分子材料加工基礎2022-7-413速度高分子材料加工基礎2022-7-414a: 硬而脆性材料 PS、PMMA、酚醛樹脂 c: 硬而韌性材料尼龍、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亞胺 b: 硬而強性材料硬質PVC、芳香尼龍、高分子量PS d: 軟而韌材料硫化橡膠、軟質PVC高分子材料加工基礎2022-7-415n 屈服的形式屈服的形式n銀紋屈服n剪切屈服屈服點高分子材料加工基礎2022-7-416n 銀紋化現象銀紋化現象n許多聚合物，尤其是玻璃態透明聚合物如PS、PMMA、PC等，在存儲及使用過程中，由于應力和環境因素的影響，表面往往會出現一些微裂紋。有這些裂紋

5、的平面能強烈反射可見光，形成銀色的閃光，故稱為銀紋銀紋，相應的開裂現象稱為銀紋化現象銀紋化現象。PSPMMA高分子材料加工基礎2022-7-417產生銀紋的原因產生銀紋的原因n力學因素（拉應力、彎應力）n環境因素（與某些化學物質相接觸）n 銀紋和裂縫的區別銀紋和裂縫的區別n裂縫是宏觀開裂，內部質量為零；而銀紋內部有物質填充著，質量不等于零，該物質稱銀紋質，是由高度取向的聚合物纖維束構成。n銀紋具有可逆性，在壓應力下或在Tg以上溫度退火處理，銀紋會回縮或消失，材料重新回復光學均一狀態。高分子材料加工基礎2022-7-418F銀紋質（微纖）銀紋質（微纖）平行于平行于外力外力方向，方向，銀紋長度方向

6、銀紋長度方向與與外力外力垂直。垂直。高分子材料加工基礎2022-7-419n 剪切屈服帶的形成剪切屈服帶的形成n在最大剪應力平面上由于應變軟化引起分子鏈滑動形成剪切應變的薄層。FPC高分子材料加工基礎2022-7-420形變大，幾十幾百%小 10%曲線特征有明顯的屈服點無明顯的屈服點體積體積不變體積增加力剪切力張應力結果冷拉裂縫高分子材料加工基礎2022-7-421高分子材料加工基礎2022-7-422脆性斷裂屈服前斷裂無塑性流動表面光滑韌性斷裂屈服后斷裂有塑性流動表面粗糙脆性斷裂脆性斷裂韌性斷裂韌性斷裂高分子材料加工基礎2022-7-423脆性斷裂和韌性斷裂表面脆性斷裂和韌性斷裂表面 PSP

7、S試樣脆性斷裂表面的電鏡照片試樣脆性斷裂表面的電鏡照片 增韌改性增韌改性PVCPVC韌性斷裂表面的電韌性斷裂表面的電鏡照片鏡照片 高分子材料加工基礎2022-7-424高分子材料加工基礎2022-7-4253.3 高分子材料的強度高分子材料的強度高分子材料加工基礎2022-7-426高分子材料加工基礎2022-7-427高分子材料加工基礎2022-7-428強度強度高分子材料加工基礎2022-7-4292）溫度與形變速率的影響）溫度與形變速率的影響高分子材料加工基礎2022-7-430高分子材料加工基礎2022-7-431Carbon fiber高分子材料加工基礎2022-7-432橡膠拉伸強度 / MPa增強倍數純膠含炭黑橡膠非結晶型硅橡膠0.3413.740丁苯橡膠1.9619.010丁腈橡膠1