1、第十八章 塑料材料性能表征与测试l 力学性能的数值很宽：力学性能的数值很宽：包括从熔体、软橡皮到包括从熔体、软橡皮到很硬的固体，各种聚合物对于机械应力的反应很硬的固体，各种聚合物对于机械应力的反应相差很大。相差很大。Rubber 在低温下变硬在低温下变硬PMMA,T100 C,变软变软尽管结构无变化，但对于不同温度或外力，尽管结构无变化，但对于不同温度或外力，分子运动是不同的，物理性质也不同分子运动是不同的，物理性质也不同形变形变温度温度TgTf玻璃态玻璃态高弹态高弹态橡胶态橡胶态粘流态粘流态玻璃化转变区域玻璃化转变区域粘流转变区域粘流转变区域非晶态聚合物非晶态聚合物玻璃态转变为高弹态，转变温
2、度称为玻璃化温度玻璃态转变为高弹态，转变温度称为玻璃化温度Tg高弹态转变为粘流态，转变温度称为粘流温度高弹态转变为粘流态，转变温度称为粘流温度Tf 实验条件：一定拉伸速率和温度实验条件：一定拉伸速率和温度ABOCD明显的四个阶段明显的四个阶段1 1、普弹形变阶段、普弹形变阶段OAOA2 2、屈服阶段、屈服阶段ACAC（应变软化阶段）（应变软化阶段）3 3、强迫高弹形变阶段、强迫高弹形变阶段CDCD4 4、应变硬化阶段、应变硬化阶段DBDBAAEABPoint of elastic limit 弹性极限点弹性极限点AAOCD AYBYielding point 屈服点屈服点AAYStrain s
3、oftening 应变软化应变软化 y yOCD AYBY强迫高弹形变强迫高弹形变 y yOCDAAAYBY y yOCDAABB Breaking point 断裂点断裂点Strain hardening 应变硬化应变硬化AYBOCDBBdW0 拉伸过程中高分子链的运动拉伸过程中高分子链的运动非晶态聚合物的应力非晶态聚合物的应力-应变曲线（玻璃态）应变曲线（玻璃态）I I 普弹形变普弹形变小尺寸运动单元小尺寸运动单元的运动引的运动引起键长键角变化。形变小起键长键角变化。形变小可回复可回复11拉伸过程中高分子链的运动拉伸过程中高分子链的运动II II 强迫高弹形变强迫高弹形变在大外力作用下在大
4、外力作用下冻结的冻结的链段链段沿外力方向沿外力方向取向取向拉伸过程中高分子链的运动拉伸过程中高分子链的运动III III 粘流形变粘流形变在在分子链分子链伸展后继续拉伸伸展后继续拉伸整链整链取向取向排列，使材料的排列，使材料的强度进一步提高。形变不强度进一步提高。形变不可回复。可回复。处于玻璃态的处于玻璃态的非晶聚合物非晶聚合物在拉伸过程中在拉伸过程中屈服点后屈服点后产生的较大应变，移去外力后产生的较大应变，移去外力后形变不能回复。若将试样温度升到其形变不能回复。若将试样温度升到其T Tg g附附近，该形变则可完全回复，是由高分子近，该形变则可完全回复，是由高分子的的链段运动链段运动所引起的。
5、所引起的。这种形变称为这种形变称为强强迫高弹形变。迫高弹形变。强迫高弹形变（冷拉）强迫高弹形变（冷拉）T(a)Different temperature温度温度a:TTg 脆断脆断b:TTg 屈服后断屈服后断c:TTg 几十度几十度 韧断韧断d:Tg以上以上 无屈服无屈服 Example-PVC特征温度特征温度Tb：Ta:脆性材料脆性材料 c:韧性材料韧性材料d:橡胶橡胶b:半脆性材料半脆性材料酚醛或环氧树脂酚醛或环氧树脂PP,PE,PCPS,PMMANature rubber,PI(c)Composition of Polymers 物质结构组成物质结构组成p“软软”和和“硬硬”用于区分模量的低或高用于区分模量的低或高p“弱弱”和和“强强”是指强度的大小是指强度的大小p“脆脆”是指无屈服现象而且断裂伸长率很是指无屈服现象而且断裂伸长率很小小p“韧韧”是指其断裂伸长率和断裂应力都较是指其断裂伸长率和断裂应力都较高的情况，可将断裂功作为高的情况，可将断裂功作为“韧性韧性”的标志。的标志。bdPAPb00LLb0/llbdPE12111LL222LLPSPS试样脆性断裂表面的试样脆性断裂表面的电镜照片电镜照片增韧改性增韧改性PVCPVC韧性断韧性断裂表面的裂表面的SEMSEM照片照片 脆性断裂和韧性断裂断口形貌脆性断裂和韧性断裂断口形貌
