聚合物的屈服和斷裂第八章TheYieldstrengthandBreakingofPolymer聚合物的屈服強(qiáng)度和斷裂第一節(jié)聚合物的塑性和屈服第二節(jié)聚合物的斷裂和強(qiáng)度第八章ABOMC非晶態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線y晶態(tài)聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線屈服伸長率屈服強(qiáng)度應(yīng)變軟化應(yīng)變增加，應(yīng)力反而有所降低的現(xiàn)象；取向硬化細(xì)頸沿樣品擴(kuò)散，最后，應(yīng)力急劇增加，試樣才能產(chǎn)生一定的應(yīng)變的現(xiàn)象；斷裂強(qiáng)度（拉伸強(qiáng)度）斷裂伸長率玻璃態(tài)聚合物與結(jié)晶聚合物的拉伸比較相似之處：兩種拉伸過程均經(jīng)歷彈性變形、屈服、發(fā)展大形變以及應(yīng)變硬化等階段，其中大形變在室溫時(shí)都不能自發(fā)回復(fù)，而加熱后則產(chǎn)生回復(fù)，故本質(zhì)上兩種拉伸過程造成的大形變都是高彈形變。該現(xiàn)象通常稱為“冷拉”。區(qū)別：1）產(chǎn)生冷拉的溫度范圍不同，玻璃態(tài)聚合物的冷拉溫度區(qū)間是Tb到Tg，而結(jié)晶聚合物則為遠(yuǎn)低于

Tg至Tm2）玻璃態(tài)聚合物在冷拉過程中聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的變化比晶態(tài)聚合物簡單得多，它只發(fā)生分子鏈的取向，并不發(fā)生相變，后者尚包含有結(jié)晶的破壞，取向和再結(jié)晶等過程。硬而強(qiáng)硬而脆軟而弱

強(qiáng)而韌軟而韌3）曲線中面積大小區(qū)分：

1）拉伸強(qiáng)度區(qū)分：強(qiáng)與弱硬與軟韌與脆2）模量E高低區(qū)分：1）許多高聚物材料在塑性形變時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)均勻形變的不穩(wěn)定性。2）試樣某個(gè)局部的應(yīng)變比試樣整體的應(yīng)變增加更為迅速，使得形變變成了不均勻的形變。“成頸”剪切帶3）剪切帶的產(chǎn)生與發(fā)展吸收了大量能量。同時(shí)，由于發(fā)生取向硬化，阻止了形變的進(jìn)一步發(fā)展。2）剪切帶的厚度約1μm，在剪切帶內(nèi)部，高分子鏈沿外力方向高度取向剪切帶內(nèi)部沒有空隙。因此，形變過程沒有明顯的體積變化；1）剪切帶是韌性聚合物在單向拉伸至屈服點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)的與拉伸方向成約45°角傾斜的剪切滑移變形帶;銀紋化：是聚合物在張應(yīng)力作用下，于材料某些薄弱部位出現(xiàn)應(yīng)力集中而產(chǎn)生的塑性形變和取向，在材料表面或內(nèi)部垂直于應(yīng)力方向上出現(xiàn)長度為100μm、寬度為10μm左右、厚度約為1μm的微細(xì)凹槽的現(xiàn)象。強(qiáng)度是指物質(zhì)抵抗破壞的能力張應(yīng)力拉伸強(qiáng)度彎曲力矩抗彎強(qiáng)度壓應(yīng)力壓縮強(qiáng)度拉伸模量彎曲模量硬度如何區(qū)分?jǐn)嗔研问剑筷P(guān)鍵看屈服屈服前斷脆性斷裂屈服后斷韌性斷裂第二節(jié)聚合物的斷裂與強(qiáng)度一、脆性斷裂和韌性斷裂斷裂機(jī)理影響強(qiáng)度因素?cái)嗔研螒B(tài)斷裂類型實(shí)用角度看，聚合物材料最大優(yōu)點(diǎn)之一就是它們內(nèi)在的韌性。加載方式溫

度應(yīng)變速率制件形狀斷裂前吸收大量的能量脆性斷裂使材料韌性變壞工程上要盡力避免材料的脆性斷裂改變第二節(jié)聚合物的斷裂與強(qiáng)度脆性斷裂和韌性斷裂最主要的指標(biāo)：

斷裂面形狀和斷裂能1、脆性斷裂和韌性斷裂的區(qū)別脆性斷裂(brittlerupture)：②斷裂面光滑；韌性斷裂(toughrupture)

：②

試樣斷面粗糙；①斷裂前試樣的形變是均勻的；④屈服前斷裂,斷裂能小。③斷裂應(yīng)變值低于5%；①

斷裂前試樣的形變是不均勻的；③

屈服后斷裂斷裂能很大。脆性斷裂和韌性斷裂表面

脆性試樣斷裂表面的照片脆性試樣斷裂表面的電鏡照片韌性試樣斷裂表面的照片韌性試樣斷裂表面的電鏡照片2、脆性與韌性斷裂的實(shí)驗(yàn)條件溫度測試速率σTσBσAσεσBσA結(jié)論：曲線的交點(diǎn)是脆性轉(zhuǎn)變點(diǎn)；

隨的T增大而減小，

增大，增加；

低時(shí)為韌性斷裂，

高時(shí)為脆性斷裂。

受T和

的影響不大，而

影響大；例1

研究玻璃態(tài)高聚物的大形變常用什么實(shí)驗(yàn)方法?說明高聚物中兩種斷裂類型的特點(diǎn)，并畫出兩種斷裂的典型應(yīng)力—應(yīng)變曲線。大形變常用拉力機(jī)解：拉伸實(shí)驗(yàn)脆性斷裂韌性斷裂二、聚合物的強(qiáng)度對(duì)于各種不同的破壞力，有不同的強(qiáng)度指標(biāo)1.拉伸強(qiáng)度（）在與試樣橫截面的比值。一、脆性斷裂和韌性斷裂規(guī)定的試驗(yàn)溫度濕度和試驗(yàn)速度標(biāo)準(zhǔn)試樣上沿軸向施加拉伸載荷直至斷裂前試樣承受的最大載荷P第二節(jié)聚合物的斷裂與強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度通常由拉伸初始階段的應(yīng)力與應(yīng)變比例計(jì)算：——變形較小時(shí)的載荷拉伸模量（楊氏模量）拉伸強(qiáng)度：

內(nèi)鑲式滴灌帶原料力學(xué)性能對(duì)比原料名稱屈服強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度斷裂伸長率彈性模量

MPa

MPa%LLHPE020910.621.6413.881.4LDPE1580319.3320.26131.348.24LDPE2426H25.2725.29224.869.19HDPE541027.4228.16421.6348.6HDPE5000S22.1628.42418.2231.9HDPE607023.9624.01441.0472.8HDPE6055027.3827.48711.3323.6HDPE276-7330.2530.93506.1328.9材料拉伸實(shí)驗(yàn)演示視頻2.抗彎強(qiáng)度()在規(guī)定試樣條件下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試樣施加靜彎曲力矩，直到試樣斷裂為止。式中：——撓度，是試樣著力處的位移彎曲模量：3.聚合物的硬度是衡量材料表面抵抗機(jī)械壓力的能力的一種指標(biāo)。硬度可作為估計(jì)材料拉伸強(qiáng)度的一個(gè)替代辦法硬度機(jī)可分為：硬度的大小與拉伸強(qiáng)度和彈性模量有關(guān)布氏洛氏邵氏因?yàn)閷?shí)驗(yàn)方法簡單又不破壞材料在斷裂時(shí)三種方式兼而有之，通常聚合物理論斷裂強(qiáng)度在幾千MPa，而實(shí)際只有幾十Mpa

。PA,60MPaPPO,70MPa理論值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差原因樣條存在缺陷應(yīng)力集中4、聚合物實(shí)際強(qiáng)度與理論強(qiáng)度為什么聚合物的理論強(qiáng)度比實(shí)際強(qiáng)大100~1000倍時(shí)造成的由于材料內(nèi)部的應(yīng)力集中所致。解:引起材料應(yīng)力集中的缺陷有：幾何的不連續(xù)材質(zhì)的不連續(xù)載荷的不連續(xù)如：孔如：

不連續(xù)的溫度分布產(chǎn)生的熱應(yīng)力空洞缺口裂紋雜質(zhì)的顆粒

共混物相容性差

許多的缺陷聚合物合成材料成型加工材料的斷裂方式分析聚合物材料的破壞可能是高分子主鏈的化學(xué)鍵斷裂或是高分子分子間滑脫或分子鏈間相互作用力的破壞。化學(xué)鍵拉斷15000MPa分子間滑脫5000MPa分子鏈斷裂氫鍵500MPa范德華100MPa強(qiáng)度理論值因此設(shè)想破壞的可能情況是：首先，未取向部分的氫鍵或范得華力破壞，然后由于應(yīng)力集中，導(dǎo)致取向的主鏈中某些化學(xué)建斷裂，最終引起材料破壞。拉斷一個(gè)氫鍵σH

＝490MPa拉斷一個(gè)范德華力σW

＝98MPa這個(gè)數(shù)據(jù)同實(shí)測高度取向纖維在同一數(shù)量級(jí)；通過分析可得出結(jié)論：原因是實(shí)際高分子材料結(jié)構(gòu)達(dá)不到理論假設(shè)那樣完全規(guī)整水平，事實(shí)上高分子不能完全取向，也不可能使分子鏈在同一截面上同時(shí)斷裂。①σ實(shí)=0.01～0.001σ理論②σ實(shí)與分子間鍵能在同一數(shù)量級(jí)。三、影響聚合物強(qiáng)度的因素與增強(qiáng)1.聚合物自身結(jié)構(gòu)的影響高分子材料的強(qiáng)度上限取決于：二、聚合物的強(qiáng)度一、脆性斷裂和韌性斷裂1）主鏈結(jié)構(gòu)分子鏈間的作用力（范德華力）結(jié)構(gòu)因素:環(huán)境因素：主鏈化學(xué)鍵力第二節(jié)聚合物的斷裂與強(qiáng)度化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量、支化和交聯(lián)、結(jié)晶與取向；溫度、濕度、光照、氧化老化、作用力的速度。添加物因素：增塑劑、共混、填料、應(yīng)力集中物；在主鏈上增加極性和形成氫鍵能力，強(qiáng)度增加；主鏈含有芳雜環(huán)可提高聚合物的強(qiáng)度，側(cè)基為芳雜環(huán)也可提高聚合物的強(qiáng)度。分子鍵的支化程度增加，分子之間的距離增加，作用力減小，聚合物降低。結(jié)論：例如：

LDPEPVC15~16MPa

50MPaPA-610PA-6660MPa80MPa◆芳香尼龍的強(qiáng)度和模量比普通尼龍高◆雙酚A聚碳酸酯比脂肪族的聚碳酸酯高例如：

LDPE的拉伸強(qiáng)度比HDPE的低；而LDPE的沖擊強(qiáng)度比HDPE的高。例如：

2）交聯(lián)度①適度交聯(lián)可以有效地增加分子鏈間的聯(lián)系，不易發(fā)生的形變，提高；②

過度交聯(lián)導(dǎo)致下降；因?yàn)椴牧献優(yōu)橛捕?）分子量③高到一定程度后，對(duì)影響不大，而沖擊強(qiáng)度提高；PE交聯(lián)后，拉伸強(qiáng)度可以提高1倍，沖擊強(qiáng)度可以提高3~4倍①分子量低時(shí)，拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度都低；②分子量的增大，拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度都會(huì)提高；超高分子量聚乙烯（M＝1×106左右）沖擊強(qiáng)度比普通PE提高3倍多，在一40℃時(shí)可提高18倍4）結(jié)晶度與球晶（晶體形態(tài)）①

結(jié)晶度高，增大，增大，而過高變?yōu)榇嘈裕虎劭刂魄蚓С叽绱笮。熘辨溇ё罡摺o規(guī)結(jié)構(gòu)含量對(duì)聚丙烯性能的影響無規(guī)結(jié)構(gòu)的含量％拉伸強(qiáng)度MPa彎曲強(qiáng)度MPa2.02.53.33.56.411.834.534.0—32.520.0—56.546.045.045.041.040.0②結(jié)晶度太高，沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率的降低，導(dǎo)致材料變脆；

材料相對(duì)密度拉伸模量/GPa比模量/GPa拉伸強(qiáng)度/GPa比強(qiáng)度/GPa高倍率拉伸聚乙烯0.9666871>0.3>0.3高模量擠出聚乙烯0.9767690.480.49Kevlar49聚芳酰胺1.45128882.61.8玻璃纖維2.569~13828~550.4~1.70.15~0.7碳纖維2.0200~420100~2102~31.0~1.5各種高強(qiáng)度纖維的力學(xué)性能5）聚合物的取向取向可以使材料的強(qiáng)度提高幾倍到幾十倍增強(qiáng)機(jī)理：纖維作為骨架幫助基體承擔(dān)載荷界面的黏附性材料拉伸強(qiáng)度MPa伸長率%拉伸模量GPa彎曲強(qiáng)度MPa彎曲模量GPa缺口沖擊強(qiáng)度J/m聚醚砜未增強(qiáng)

增強(qiáng)聚碳酸酯未增強(qiáng)

增強(qiáng)63.6125.566.91211223.81003.492.504.992.325.72101.9125.991.31322.586.112.474.5477.435.2——14.8表8-5

聚酯液晶增強(qiáng)聚合物效果的比較6）應(yīng)力集中物的影響材料存在缺陷，受力時(shí)材料內(nèi)部的應(yīng)力平均分布狀態(tài)將發(fā)生變化，使缺陷附近局部范圍內(nèi)的應(yīng)力急劇地增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過應(yīng)力平均值，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。缺陷就是應(yīng)力集中物缺陷包括：裂縫、空隙、缺口、銀紋和雜質(zhì)等。是造成聚合物實(shí)際強(qiáng)度與理論強(qiáng)度之間巨大差別的主要原因。2.

添加物的影響1）增塑劑的影響是粘度低、沸點(diǎn)高、低分子量的液體或固體有機(jī)化合物。棉、麻、絲、玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、石墨纖維◆對(duì)聚合物起了稀釋作用，減小了高分子鏈之間的作用，因而強(qiáng)度降低。◆膠粘劑高分子化合物中，增加固化體系的可塑性和彈性，改進(jìn)柔軟性和耐寒性、低溫脆性等。◆能增加樹脂的流動(dòng)性，有利于浸潤、擴(kuò)散和吸收。增塑劑的加入：2）填料的影響按照材料的形態(tài)，可以分為：能夠提高聚合物基體力學(xué)強(qiáng)度的物質(zhì)。增強(qiáng)劑（活性填料）:纖維狀填料粉狀填料木粉、炭黑、輕質(zhì)二氧化硅、碳酸鎂、氧化鋅（1）增大內(nèi)聚強(qiáng)度；（2）調(diào)節(jié)粘度或作業(yè)性；（3）提高耐熱性；（4）降低熱膨脹系數(shù)和減少收縮率;（5）給與間隙填充性；（6）給與導(dǎo)電性；（7）降低成本。聚合物中常加入—定數(shù)量的填料，以改善聚合物的如下性能：3.環(huán)境因素溫度、濕度、光照、氧化老化、作用力的速度。3）共聚和共混的影響

考慮分子結(jié)構(gòu)因素極性基團(tuán)或氫鍵主鏈上含芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)適度的交聯(lián)結(jié)晶度大取向好高低拉伸強(qiáng)度

t加入增塑劑缺陷存在四、聚合物的耐沖擊性1.沖擊強(qiáng)度（）三、影響聚合物強(qiáng)度的因素與增強(qiáng)二、聚合物的強(qiáng)度一、脆性斷裂和韌性斷裂試樣受沖擊載荷而折斷時(shí)單位截面積所吸收的能量。是衡量材料韌性的一種強(qiáng)度指標(biāo)沖斷試樣消耗的功第二節(jié)聚合物的斷裂與強(qiáng)度簡支梁沖擊試驗(yàn)視頻演示懸臂梁沖擊試驗(yàn)視頻演示2.影響聚合物沖擊強(qiáng)度的因素1）高分子的結(jié)構(gòu)高分子的結(jié)構(gòu)溫度和外力作用的速度a)

增加分子的極性或產(chǎn)生氫鍵，可以提高聚合物的拉伸強(qiáng)度，但強(qiáng)度過高，材料表現(xiàn)為脆性。b)分子鏈支化程度增加，分子之間的距離增加，作用力減小，拉伸強(qiáng)度降低，但沖擊強(qiáng)度提高.c)適度交聯(lián)后，拉伸和沖擊強(qiáng)度均可提高。d)聚合物的結(jié)晶度增高，沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率都將下降，甚至表現(xiàn)為脆性。e)聚合物加工成型過程中生成大的球晶,沖擊強(qiáng)度下降。f)

適當(dāng)?shù)碾p軸取向，沖擊強(qiáng)度提高；g)適量的增塑劑的加入，使聚合物的鏈運(yùn)動(dòng)能力加強(qiáng)，沖擊強(qiáng)度提高，但材料變軟。2）溫度和外力作用的速度a)

隨著溫度的升高，沖擊強(qiáng)度逐漸增加，到了接近Tg時(shí)，沖擊強(qiáng)度將迅速增加。b)外力作用時(shí)間長，相當(dāng)于溫度升高，沖擊強(qiáng)度增加。例3

下列幾種高聚物的沖擊性能如何？如何解釋？<6）聚乙烯1）聚異丁烯2）聚苯乙烯3）聚苯醚4）聚碳酸酯5）ABS1）聚異丁烯：在因?yàn)榫郛惗∠┦侨嵝枣湥湺位顒?dòng)容易；解：<沖擊性能不好彼此間通過鏈段的調(diào)整形成緊密堆積；自由體積少。為典型的脆性聚合物。2）聚苯乙烯：沖擊性能不好因主鏈掛上體積龐大的側(cè)基苯環(huán)；使之成為難以改變構(gòu)象的剛性鏈；3）聚苯醚：因主鏈含有剛性的苯環(huán)；沖擊性能不好PPO的鏈節(jié)為使之成為為難以改變構(gòu)象的剛性鏈。4）聚碳酸酯：沖擊性能好PC的鏈節(jié)為

由于主鏈中

在-120℃可產(chǎn)生局部模式運(yùn)動(dòng)

稱之為轉(zhuǎn)變時(shí)，在外力作用，<轉(zhuǎn)變吸收沖擊能；使聚合物上的能量得以分散。

由于結(jié)晶限制了鏈段的運(yùn)動(dòng)。5）聚乙烯：沖擊性能好鏈節(jié)結(jié)構(gòu)極為規(guī)整和對(duì)稱，體積又小；非常容易結(jié)晶，而且結(jié)晶度比較高；枝化BR相當(dāng)于橡膠微粒分散在連續(xù)的塑料相中；6）ABS：沖擊性能很好引進(jìn)A（丙烯腈單體）后使其抗張強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度引進(jìn)B（丁二烯單體）接枝共聚，沖擊強(qiáng)度從而能吸收大量的沖擊能。當(dāng)材料受到?jīng)_擊時(shí)，它們可以引發(fā)大量的銀紋；五、聚合物的耐疲勞性◆在低于屈服應(yīng)力或斷裂應(yīng)力的周期應(yīng)力作用下，材料內(nèi)部或其表面應(yīng)力集中處引發(fā)裂紋，并促使裂紋傳播，從而導(dǎo)致最終的破壞。定義:◆是材料或構(gòu)件在周期應(yīng)力作用下斷裂或失效的現(xiàn)象,是材料在實(shí)際使用中常見的破壞形式。四、聚合物的耐沖擊性三、影響聚合物強(qiáng)度的因素與增強(qiáng)二、聚合物的強(qiáng)度一、脆性斷裂和韌性斷裂第二節(jié)聚合物的斷裂與強(qiáng)度（S-N曲線）S——

是受載應(yīng)力的極大值（即振幅）；N

——是達(dá)到材料破壞的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（周期數(shù)），疲勞壽命。典型的疲勞曲線

σ

隨N增加而逐漸減小，到達(dá)一定周期數(shù)時(shí)就產(chǎn)生“疲勞極限”，即隨著N的增加，S-N曲線變成水平線。◆熱塑性聚合物的“疲勞極限”為靜態(tài)極限強(qiáng)度的1/5；曲線解釋:疲勞極限是這樣一個(gè)極限值，當(dāng)應(yīng)力低于這個(gè)值時(shí)，材料可承受的周期數(shù)為無限大。◆增強(qiáng)塑料的這個(gè)比值略高一些；◆聚甲醛、聚四氟乙烯為靜態(tài)極限強(qiáng)度的0.4~0.5。是裂紋的形成和增長造成的損傷在周期應(yīng)力作用下逐漸積累而發(fā)生的，而玻璃態(tài)聚合物和某些半晶態(tài)聚合物的裂紋可能是最初就存在的，或者是外加應(yīng)力后以銀紋為先導(dǎo)而產(chǎn)生的。疲勞破壞：疲勞裂紋長度的增長可用經(jīng)驗(yàn)式來表示：C——裂紋長度N——應(yīng)力的周期數(shù)T——撕裂能A和n——與材料有關(guān)的常數(shù)，n的數(shù)值在1~6之間疲勞裂紋生長速率可用經(jīng)驗(yàn)式來表示：△K——應(yīng)力強(qiáng)度因子的范圍A和m——與材料本身和試驗(yàn)條件有關(guān)的常數(shù)第二節(jié)聚合物的斷裂與強(qiáng)度六、聚合物的增韌實(shí)際上聚合物增韌的根本問題就是通過引入某種機(jī)制，使材料在形變、損傷與破壞過程中耗散更多的能量。聚合物增韌：非彈性體增韌彈性體增韌傳統(tǒng)的增韌改性橡膠類彈性體材料作為增韌劑，以適當(dāng)方式分散到塑料基體中以達(dá)到增韌目的高抗沖聚苯乙烯；乙丙共聚彈性體增韌聚丙烯；粉末NBR增韌PVC。例如：存在難以克服的問題：剛度、強(qiáng)度、熱變形溫度都有較大幅度降低1984年首次提出的新思想提高基體韌性的同時(shí)提高材料的強(qiáng)度、剛性和耐熱性，且無加工性能下降的不足，達(dá)到既增韌又增強(qiáng)的目的。二、增韌機(jī)理（一）

概述高分子材料韌性材料：具有高的斷裂能脆性材料：具有低的斷裂能分析應(yīng)力—應(yīng)變曲線可知，提高高分子材料斷裂能的具體途徑有：①提高拉伸強(qiáng)度②提高斷裂形變（伸長率）。下面分別給予介紹：1．提高拉伸強(qiáng)度[FRP纖維增強(qiáng)塑料（FiberReinforcingPlastics）]采用玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂，目的是提高拉伸強(qiáng)度，降低脆性，從而提高韌性的典型例子。2．提高斷裂形變方法：采用少量橡膠或彈性體與塑料共混或采用接枝方法改善塑料韌性。PS：σi=13.4~21.4J/mHIPS：σi=26.7~427J/m硬PVC：σi=21.4~160.2J/mPVC/NBR、PVC/BR/NBR、PVC/CPE：σi=160.2~1067.6J/mPP/EPDM、PP/EPR、PP/SBS、PP/BR的沖擊強(qiáng)度均較PP大幅度提高。橡膠增韌塑料的結(jié)構(gòu)應(yīng)是宏觀均相，微觀相分離的兩相結(jié)構(gòu)，并且兩相界面粘接性好，沖擊強(qiáng)度高。如PVC/NBR、PP/EPDM。對(duì)PVC、BR兩者極性相差較大，兩者粘接性不好，可加入第三組分作為增容劑。如NBR、PVC-g-EVA、CPE等。需要說明的是，彈性體增韌塑料雖然可大幅度提高沖擊強(qiáng)度，但也使塑料的一些寶貴性能下降。如強(qiáng)度、模量、使用溫度上限、加工性能等。為了克服上述不足，出現(xiàn)剛性塑料填料增韌塑料的新思想。如PS/PC、AS/Nylon等。剛性粒子填料增韌：細(xì)粒徑CaCO3/PP等。（二）增韌理論1．多重“裂紋”化理論橡膠增韌塑料(rubber-reinforcedplastic)時(shí)，橡膠一般以微粒狀分散于連續(xù)的塑料相之中。分散相的橡膠微粒作為大量的應(yīng)力集中物，材料受到?jīng)_擊時(shí)，橡膠粒子引發(fā)“銀紋”，并吸收大量的沖擊能量，降低“銀紋”端應(yīng)力，阻礙“銀紋”進(jìn)一步發(fā)展，大大提高材料的韌性（應(yīng)力發(fā)白）。影響因素：兩相的相容性，兩相的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，兩相的分子量，橡膠相含量、粒徑、交聯(lián)度等。此理論較好的解釋了HIPS拉伸過程中的應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象。2．剪切屈服理論HIPS拉伸時(shí)應(yīng)力發(fā)白，可用多重裂紋化理論成功解釋。但用CPE等增韌PVC時(shí)，在拉伸屈服試驗(yàn)中出現(xiàn)明顯的細(xì)頸現(xiàn)象，且沒有應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象，因而不能多重裂紋化理論解釋。因而可認(rèn)為橡膠的增韌作用主要是由母體的剪切屈服所引起。該理論認(rèn)為：橡膠粒子在其周圍的塑料相中建立了靜水張應(yīng)力，使塑料相的自由體積增大，從而降低了玻璃化溫度，使它較易產(chǎn)生剪切滑移變形。3．有剪切屈服的裂紋化對(duì)于大多數(shù)橡膠增韌塑料來說，一般認(rèn)為，這些材料在形變過程中同時(shí)發(fā)生裂紋化和剪切屈服。綜上所述，橡膠增韌塑料的機(jī)理不在于橡膠本身吸收能量，而是橡膠在塑料基體中作為應(yīng)力集中體誘發(fā)基體銀紋化和剪切屈服，使基體發(fā)生脆-韌轉(zhuǎn)變，從而提高其韌性。三、影響高聚物及增韌塑料沖擊強(qiáng)度的因素（一）高聚物1．高分子結(jié)構(gòu)①高分子鏈極性增加高分子的極性或產(chǎn)生氫鍵，雖然可提高拉伸強(qiáng)度，但如果極性基團(tuán)過密，阻礙鏈段運(yùn)動(dòng)，以致不能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫高彈性變，則沖擊強(qiáng)度下降，材料變?yōu)榇嘈浴＂诜肿渔溨Щ潭忍岣撸襱下降，但沖擊強(qiáng)度σi提高。σi（LDPE）>σi（HDPE）。③交聯(lián)適度交聯(lián)，可提高沖擊強(qiáng)度。PE交聯(lián)后，σi提高3~4倍。在-40℃時(shí)，甚至提高18倍以上。④結(jié)晶高聚物結(jié)晶度增高，沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率將下降，甚至表現(xiàn)為脆性。⑤取向聚合物經(jīng)適當(dāng)?shù)碾p軸取向后，沖擊強(qiáng)度提高。⑥增塑劑增塑劑加入高聚物后，鏈段運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，沖擊強(qiáng)度提高，但材料的模量下降較大。2.溫度和外力作用速度①溫度沖擊試驗(yàn)中，溫度對(duì)材料的沖擊強(qiáng)度影響很大，隨溫度升高，沖擊強(qiáng)度逐漸增加，到接近Tg時(shí)，沖擊強(qiáng)度迅速增加

PS室溫下脆性大，到Tg附近變成一種韌性材料。但熱固性聚合物的沖擊強(qiáng)度受溫度影響較小。②外力作用速度外力作用時(shí)間長，沖擊強(qiáng)度提高。相當(dāng)于提高溫度。（二）增韌塑料1.溫度增韌塑料的沖擊強(qiáng)度隨溫度升高而增加。在很低溫度時(shí)，橡膠相進(jìn)入玻璃態(tài)，橡膠增韌聚合物呈現(xiàn)脆性。在較高溫度下，某些增韌聚合物如HIPS，多重裂紋化機(jī)理變得活躍起來，沖擊強(qiáng)度顯著上升，另一些增韌聚合物如增韌PVC，則發(fā)生了剪切屈服。2.增韌聚合物內(nèi)部兩相分散情況對(duì)沖擊強(qiáng)度的影響（1）橡膠粒子大小和分布這里先介紹一下臨界粒子尺寸dc，當(dāng)橡膠粒子直徑小于dc，增韌改性效果不好。這是由于橡膠粒子尺寸較小，不能有效的引發(fā)銀紋，并且對(duì)終止銀紋不起作用。（2）橡膠粒子的密度一般來說，橡膠粒子密度增大，粒子間距離變短，裂紋與膠粒相遇的機(jī)會(huì)增多，裂紋容易終止。但太多則不利，因?yàn)橄鹉z含量太多，會(huì)降低材料的拉伸強(qiáng)度和模量。（3）膠粒本身交聯(lián)度應(yīng)適度

a.過大，膠粒不易變形，引發(fā)銀紋和剪切帶的效率就低，結(jié)果沖擊強(qiáng)度和伸長率下降。

b.過小也不利，此時(shí)膠粒形態(tài)不穩(wěn)定。在應(yīng)力作用下膠粒容易變形甚至破裂，使裂紋容易發(fā)展為裂縫。3.塑料與橡膠相的界面情況兩者界面結(jié)合力的大小，對(duì)增韌效果有很大影響。兩者界面粘合力差，顯然裂紋終止機(jī)理無效，沖擊強(qiáng)度低下。一、填空題2）銀紋的密度約為本體的（），銀紋中分子鏈（）于銀紋的長度方向，加熱退火會(huì)使銀紋（）。4）隨應(yīng)變速率的增加，高分子材料的脆韌轉(zhuǎn)變溫度將（）1）銀紋是在（）力或（）的作用下產(chǎn)生的，銀紋內(nèi)部存在（），其方向與外力方向（）。3）相比于脆性斷裂，韌性斷裂的斷裂面較為（），斷裂伸長率較（），并且在斷裂前存在（）。垂直垂直粗糙長屈服降低彎應(yīng)力拉應(yīng)力微細(xì)凹槽50%左右加速二、選擇題1）高聚物的應(yīng)力－應(yīng)變曲線中哪個(gè)階段表現(xiàn)出強(qiáng)迫高彈性（）

A、大形變B、應(yīng)變硬化C、斷裂2）非結(jié)晶性高聚物的應(yīng)力－應(yīng)變曲線不存在以下那個(gè)階段（）A、屈服B、細(xì)頸化C、應(yīng)變軟化3）關(guān)于銀紋，以下哪條不正確（）A、透明性增加B、抗沖擊強(qiáng)度增加C、加速環(huán)境應(yīng)力開裂4）聚碳酸酯的應(yīng)力-應(yīng)變曲線屬于以下那一類（）A、硬而脆B、軟而韌C、強(qiáng)而韌ABA

C三、判斷題1）高聚物產(chǎn)生屈服是由銀紡紋引起的。2）冷拉和強(qiáng)迫高彈性的運(yùn)動(dòng)單元都是鏈鍛。3）只有在脆化溫度以下才會(huì)出現(xiàn)脆性斷裂。4）銀紋的產(chǎn)生有利于提高材料的拉