文档介绍：第十章 聚合物材料的力学性能
§ 聚合物材料的结构与性能特点
§ 线型非晶态聚合物的变形
§ 结晶聚合物的变形
§ 聚合物的粘弹性
§ 聚合物的力学性能
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§ 聚合物材料的结构与性能特点
分子质量大于1万以上的有机化合物称为高分子材料。它是由许多小分子聚合而成,故又称为聚合物或高聚物。 原子之间由共价键结合,称为主价键; 分子之间由范德瓦尔键连接,称为次价键。 分子间次价键力之和远超过分子中原子间主价键的结合
力。拉伸时常常先发生原子键的断裂。而不是分子链之间的滑脱。 聚合物的小分子化合物称为单体,组成聚合物长链的基
本结构单元则称为链节。 聚合物长链的重复链节数目,称为聚合度。 天然的聚合物有木材、橡胶、棉花、丝、毛发和角等。 人工合成聚合物有工程塑料、合成纤维、合成橡胶等。
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一、聚合物的基本结构
1、高分子链的构型(近程结构) 由化学键所固定的几何形状——指
高分子链的化学组成、键接方式和立
体构型等。 长支链、短支链;线型交联分子
链、三维交联分子链。
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由两种以上结构单体聚合而成的聚合物称为共聚物。
聚合物的结晶很难完全。 (共聚物的几种形式如图9-3。)a)无规共聚,b)交替共聚,c)镶段共聚,d)接枝共聚
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2、高分子链的构象(远程结构)
一根巨分子长链在空间的排布形象,称
为巨分子链的构象。 如无规则线团链、伸
展链、折叠链、螺旋
链等构象(图9-5)。
由于存在分子主链单
键的内旋转,使得巨分子
链的构象在不断变化中,
故通常聚合物具有极好的
弹性。
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3、聚合物聚集态结构
聚集态结构包括晶态结
构、非晶态结构及取向。 晶区与非晶区共存。结
晶度<98%,微晶尺寸在
100A左右。 非晶态结构的高分子链
多呈无规则线团形态。 在外力作用下,聚合物
的长链沿外力方向排列的形
态称为聚合物的取向。
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4、高分子材料结构特征归纳: ⑴聚合物为复合物(∵各个巨分子的分子量不一定相同); ⑵聚合物有构型、构象的变化; ⑶分子之间可以有各种相互排列。
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二、聚合物的主要物理、力学性能特点
(1)密度小 ~,是钢的~1/4、陶瓷的~1/2。
(2)高弹性弹变100~1000%,~%。
(3)弹性模量小 E=~,而金属则为30~300GPa。(刚度差)
(4)粘弹性明显高弹性对时间有强烈依赖性。应变落后于应力:室温下可能产生蠕变和应力松弛。返回
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§ 线型非晶态聚合物的变形
线型非晶态聚合物是指结构上无交联、聚集态无结晶的高分子材料。 随温度不同而变化,可
处于玻璃态、高弹态和粘
流态三种力学状态(图9-7)
tb一脆化温度
tg一玻璃化温度
tf一粘流温度
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图9-8为非晶态聚合物在不同温度下的应力一应变曲线。
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