文档介绍：第四章聚合物的高弹性
计划学时:4-6学时
主要参考书:
《高分子物理》何曼君等(P332-343)
《高分子物理》刘凤岐等(P245-274)
Elastomeric Property of Polymers
高弹性——聚合物(在Tg以上)处于高弹态时所表现出的
独特的力学性质,又称橡胶弹性
引言
橡胶、塑料、生物高分子在Tg~Tf间都可表现出一定的高弹性
4-1、高弹性的特点
1、弹性模量小
比其它固体物质小得多(P325表7-14)
钢:20000MPa(2×10 );(1公斤/m㎡=)
PE: 200MPa 结晶物; PS:2500MPa;
橡胶: -8MPa.
5
2、形变量大
可达1000%,一般在500%左右,而普通金属材料的形变量<1%
3、弹性模量随温度上升而增大
温度升高,链段运动加剧,回缩力增大,抵抗变形的能力升高。
4、高弹形变有时间依赖性——力学松弛特性
高弹形变时分子运动需要时间
5、形变过程有明显的热效应
橡胶:拉伸——放热
回缩——吸热
4-2 高弹性的热力学分析
一、高弹形变的热力学方程
外力下发生高弹形变,除去外力后又可恢复原状,即形变是可逆的,因此可用热力学第一定律和第二定律进行分析。
由热力学第一定律:
拉伸过程中
P —压力
dV—体积变化
f—拉伸力
dL—长度变化
L0
dL
f
f
对轻度交联橡胶在等温(dT=0)下拉伸
对伸长L求偏导得:
热力学方程之一
拉伸过程中dV≈0
使橡胶的内能随伸长变化
使橡胶的熵变随伸长变化
物理意义:外力作用在橡胶上
变换如下:
根据吉布斯自由能
对微小变化:
恒温恒压下:
当dT=0 dP=0时,
恒形变恒压下:
当dL=0 dP=0时,
所以恒温恒容下:
热力学方程之二
二、熵弹性的分析
将NR拉伸到一定拉伸比或伸长率
在保持λ不变下测定不同温度(T)下的张力(f)
作f—T图
f/Mpa
T/K
283
303
323
343