功能高分子材料 小結(jié)-文庫吧
2025-09-19 11:57 本頁面
【正文】 性。 新的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生一定伴隨出現(xiàn)一些特異的性能 ,高分子鏈的柔性在力學(xué)性能上的突出反映就是高聚物獨有的高彈性。 橡膠在室溫下就呈現(xiàn)了高彈性 ,在室溫是塑料的高聚物，在更高的溫度時也會呈現(xiàn)出高彈性。 小 結(jié) 橡膠是一種非常特殊的材料 ,它的物理力學(xué)性能極其特殊，它尺寸穩(wěn)定 ,在小形變 (剪切 ,形變量 5 %) 時 ,其彈性響應(yīng)符合虎克定律 ,像個固體。 它的熱膨脹系數(shù)和等溫壓縮系數(shù)又與液體有相同的數(shù)量級。表明橡膠分子間的相互作用又與液體相似。 另外 ,使橡膠發(fā)生形變的應(yīng)力隨溫度的增加而增加 ,又與氣體的壓力隨溫度增加有相似性 ,從而兼有氣體、液體和固體的性能。 小 結(jié) 2）高彈性具有以下幾個特點 : (1) 可逆彈性形變大。最高可達(dá) 1000 % ,而金屬材料的彈性形變一般不超過 1 %。 (2) 彈性模量小 ,約為 105NPm2 ,而一般金屬的彈性模量可達(dá) 1010NPm2 。 (3) 高彈模量隨溫度升高而正比地增加。相反 ,金屬材料的彈性模量隨溫度增加而減小 。 (4) 在快速拉伸 (絕熱過程 ) 時 ,高彈材料的溫度升高 ,而金屬材料則相反。 小 結(jié) 3）高彈性本質(zhì)上是一種熵彈性。 金屬材料的普彈性是能 (量 ) 彈性 ,而高彈性本質(zhì)上是一種熵彈性。 它與能彈性的根本區(qū)別是： 它起因于高分子鏈構(gòu)象熵的改變。在牽引力作用下 ,蜷曲的高分子鏈通過主鏈上單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)而改變自己的構(gòu)象 ,分子鏈逐漸伸展開來 ,構(gòu)象熵減小。 除去外力 ,高分子鏈自發(fā)地重新蜷曲成無規(guī)線團(tuán) ,使構(gòu)象熵重趨極大。這時鍵長和鍵角的改變 ,也就是能量的改變是不重要的。 而后者正是引起能彈性的根本原因。 小 結(jié) 3 顯著的粘彈性和力學(xué)行為的歷史效應(yīng) 任何物體均具兼有彈性和粘性 ,依外界條件不同 (外載時間和溫度 ) 物體或主要顯示其彈性或主要顯示其粘性。 但彈性和粘性在高聚物材料上同時呈現(xiàn)得尤為顯著 ,就是在室溫上下幾十度范圍和通常加載時間內(nèi) ,高聚物也明顯同時顯示有彈性和粘性 ,即粘彈性。 小 結(jié) 1）高聚物可以具有三種不同的力學(xué)狀態(tài)。 以溫度和外力作用時間不同 ,一種高聚物可以具有三種不同的力學(xué)狀態(tài) :玻璃態(tài)、橡膠態(tài)和粘流態(tài)。 出現(xiàn)模量范圍涵蓋好幾個數(shù)量級的轉(zhuǎn)變區(qū)域。高聚物的粘彈性是依賴于外力作用時間的力學(xué)行為。 而這種時間依賴關(guān)系不是由于材料性能的改變而引起的 ,而是由于這樣一個事實 ,即分子對外力的響應(yīng)達(dá)不到平衡 ,是一個速率過程。 小 結(jié) 2）運動單元的多重性。 從分子運動觀點看 ,由于高分子運動方式復(fù)雜 ,運動單元大小相差很大 ,不同大小的運動單元具有不同的松弛時間。 在通常條件下 ,要使高聚物的整個分子鏈從一個平衡狀態(tài)完全達(dá)到新平衡狀態(tài)可能需要若干年。因此 ,在有限時間內(nèi) ,總有一些弛豫時間較長的運動單元達(dá)不到新平衡狀態(tài) ,在事后相當(dāng)長的一段時間內(nèi) ,它們會一直緩慢地運動下去以求達(dá)到平衡。 顯然 ,高聚物性能是
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