【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 界應(yīng)力 Craze模型 2CSC e 5 rU??? ? ?1 / 2 1 / 2 1 / 4 1 / 2 1 / 2CSC p f e e q , e e q~ v N l U??C SC ( , )WM??? ? ?在高溫、低應(yīng)變速率情況下，分子能動(dòng)性足夠高， crazebulk界面 活化層發(fā)生解纏結(jié) CDC具有分子量依賴性 CDC特征應(yīng)力 單體摩擦系數(shù) 解纏結(jié)能 當(dāng) ? 解纏結(jié)能 ， CDC臨界應(yīng)力 (Kramer amp。 Berger) (McLeish) 20. Kramer EJ, Berger LL (1990) Adv Polym Sci 91/92:1 22. McLeish TCB, Plummer CJG, Donald AM (1989) Polymer 30:1651 1 / 2CD C p f~ ( )?? ?1 / 2 1 / 4 1 / 2 3 /4 1 / 2CD C p f e 0~ C M M M ??? ? ?1 /2 1 /4 1 /2 3 /4 1 /2CD C p f e~ C M M?? ? ?Chain Disentanglement Craze (CDC) Craze模型 ? ?1/yy n? ? ? ??craze經(jīng)由表面拉伸而形成， craze/本體界面層發(fā)生應(yīng)變軟化，轉(zhuǎn)變?yōu)?(高度取向 ) 纖維與空洞的規(guī)整組合 B C PMMA Craze亮場(chǎng) TEM照片 小角電子衍射譜 理想化 craze結(jié)構(gòu) 應(yīng)力 35 ?C/?l06s1 微纖直徑 纖維周期 Taylor半月模型 活化區(qū)形變?yōu)? 等價(jià)應(yīng)力 等價(jià)應(yīng)變速率 材料常數(shù) LL Berger, Macromolecules 1989, 22, 3162 Craze模型 Taylor半月不穩(wěn)定模型 應(yīng)變軟化區(qū) 纖維周期與 craze表面能 ?及 crazing應(yīng)力 Sc有關(guān) 分子內(nèi)化學(xué)鍵斷裂能項(xiàng) 纏結(jié)鏈段 (分子量 Me)均方根末端距 鍵能 活化區(qū)厚度 yg~ ( )TT? ?1/2ee~rv vh=constant 范德華表面能 Craze臨界應(yīng)力 （ Kramer） 1c0 8 SD ??bes 41 Urv??? ?纏結(jié)密度 2/1yc )/(~ hS ??2/1y0 )/(~ ?hD ?4/1e2/1c on s t a nt0 ~)(g vhD TT ??g1 / 40 c o n sta n t e( ) ~TTDv??Craze模型 Craze表面能 TTg?75oC 等體積假設(shè) LL Berger, Macromolecules 1989, 22, 3162 4/1ec on s t a n t0 ~)(g vD TT ?? 1 / 4e2/1c r a z e0 )( DvDD ?? ?2/1eN e t ~~ ?v??g1 / 2c o n st a n t e( ) ~TTDv??T=Tg75K Craze模型 微纖拉伸比 craze動(dòng)力學(xué) 初始應(yīng)力強(qiáng)度因子 ? ?21I cK ???半裂紋長(zhǎng)度 初始應(yīng)力強(qiáng)度因子越大， craze生長(zhǎng)越快 craze長(zhǎng)度 R ?????????2cs2I8 ?? KRntE ?? 0ycs ??假定 ntEKR 2202y2I8 ???????????craze表面應(yīng)力 給定 KI值下的銀紋生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué) 2tantan ?? n?指數(shù) n與分子松弛有關(guān) Williams JG, Marshall N, Proc R Soc 1975, A342, 55 PMMA 橡膠改性 PS PC 銀紋化速率的溫度依賴性 3 . 4 3 . 73 . 63 . 51 /T (10 3K 1)log (microshearband speed / cm s1) 2 3 4 5 6log (microshearband speed / cm s1)270 kJ mol1 銀紋化速率隨溫度的變化符合 Eyring活化關(guān)系 銀紋的擴(kuò)展，取決于銀紋尖端處高分子的塑性應(yīng)變速率 PS/壓縮應(yīng)力 90MPa 本體屈服活化能 251 kJ mol1 Kramer EJ, J Polym Sci Polym Phys Ed, 1975, 13, 509 craze動(dòng)力學(xué) log (craze interface velocity/ cm?s1) 銀紋區(qū)拉伸比與銀紋化速率有關(guān)，隨速率增大而下降 90?C產(chǎn)生 ?=、 75?C產(chǎn)生 ?=，所對(duì)應(yīng)的銀紋化速率取決于PS分子量 ?= 39萬(wàn) 300萬(wàn) ?= ? = ? = slope=177。 LL Berger, EJ Kramer, Macromolecules 1987, 20, 1980 銀紋化速率的分子量依賴性 ( ) ~vM? ??craze動(dòng)力學(xué) LL Berger, EJ Kramer, Macromolecules 1987, 20, 1980 纏結(jié)分子處于活化區(qū)的時(shí)間 tr與銀紋化界面移動(dòng)速率 vi成反比 分子量為 M的 分子鏈的均方根末端距 ~)( MMr(實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ) 分子鏈解纏結(jié)時(shí)間 ?d ~ tr 在蛇行模型中，分子鏈擴(kuò)散出蛇形管所需時(shí)間與質(zhì)心擴(kuò)散系數(shù) D有關(guān) 2 ~rM2~DM?活化區(qū)分子鏈解纏結(jié)時(shí)間符合蛇行理論 ir /)( vMrt ? ~)( ??Mv ? ~ ?Mt? ?22R /3rD???3R ~ M? ~ ?M?craze動(dòng)力學(xué) Craze尖端處，高分子拉伸比最大 Craze內(nèi)部，拉伸比為常數(shù) 纏結(jié)高分子可視為纏結(jié)分子量為 Me的暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)，其最大拉伸比 分子量為 Me的單鏈的最大拉伸比 Me較大，或纏結(jié)密度較低，高分子可發(fā)生 craze Me較低，或纏結(jié)密度較高，高分子可形成變形帶 Kramer EJ (1983) Adv Polym Sci 52/53:1 Craze拉伸比 2/1e2em a xRl??纏結(jié)點(diǎn)間鏈段contour長(zhǎng)度 纏結(jié)點(diǎn)間鏈段均方根末端距 craze纖維拉伸比與最大拉伸比的關(guān)系 ?cf=?max 應(yīng)變硬化開始 2/1e2RelCraze拉伸比 在低應(yīng)變速率下，只發(fā)生銀紋化，而不形成剪切帶 100k 233k 390k 900k 1800k 3000k LL Berger, EJ Kramer, Macromolecules 1987, 20, 1980 PS銀紋區(qū)拉伸比隨溫度的變化 應(yīng)變速率 ?106s1 Craze拉伸比 ? PS1800k/PS2k 高分子量組分濃度（重量分?jǐn)?shù)） ? ACM Yang, EJ Kramer, CC Kuo, SL Phoenix, Macromolecules, 1986, 19, 2020 Craze拉伸比 ??，形成穩(wěn)定銀紋 m a x m a x( ) ( ) /==? ? ? ? ? 381 /(good solutions) m a x m a x( ) ( ) /==? ? ? ? ? 121 /(? solutions) Craze本體界面容易發(fā)生纖維破壞 Craze纖維的穩(wěn)定性隨分子量增大而增加 ? 韌性提高 PPO/PS PMMA P?MS PS LL Berger, Macromolecules 1990, 23, 2926 銀紋進(jìn)一步發(fā)展，微纖斷裂，發(fā)展成為裂縫 crack Craze穩(wěn)定性 Craze Fibril Stability ?c： median strain for crazing ?b： median strain for local fibril breakdown PS180萬(wàn) /PS2k Craze穩(wěn)定性隨纖維中有效纏結(jié)鏈段數(shù)目增大而增加 ACM Yang, EJ Kramer, CC Kuo, SL Phoenix, Macromolecules, 1986, 19, 2020 Craze穩(wěn)定性 Fracture 破壞 界面、粘結(jié) Griffith脆性斷裂強(qiáng)度 ? 受到外力作用時(shí) ， 脆性固體由于 局部不均勻性 而在垂直于主應(yīng)力方向上產(chǎn)生裂紋 ， 在裂縫兩端產(chǎn)生應(yīng)力集中 ? 局部應(yīng)力 內(nèi)聚力 ， 裂紋增長(zhǎng) 、 材料斷裂 ? 從能量平衡觀點(diǎn) ? 斷裂產(chǎn)生新表面，所需表面能由材料彈性儲(chǔ)能減少來(lái)平衡 ? 彈性儲(chǔ)能大量集中于裂紋附近 (應(yīng)力 集中 ) ? 裂紋處先行斷裂 ? 形成新表面所需能量 = 外力所做功 dW 彈性儲(chǔ)能變化 dU ? 半裂紋長(zhǎng)度增大 dc的條件是 ? 脆性材料斷裂應(yīng)力 為 d d dd d dW U Ac c c???單位面積的表面自由能