【正文】 / 22 2 2 21 2 1 2e n t I e r e f1 1 e ,1 e ,2 1 1 e ,1 e212 ,22 ( ) 2 ( )/() () ()b b RT b bN a Lb b X X b b V X X??? ?? ? ? ???? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?PS PCPS PEOPS PVCPS PEPC PM MAPS PM MAPMMA PVC2c ent~GN纏結(jié)點(diǎn)間聚合度 單體體積 (相等 ) 單體長度 2212cr e f1 1 e , 1212 e , 2(2 ( )~) ()R T b bGb b V X X????2entc ~ NG□ PSPBrxS ■ PSPMMA ● PSPPMS ○ PSPS 界面厚度對粘接強(qiáng)度的影響 R Schnell, M Stamm, C Creton, Macromolecules 1999, 32, 3420 不相容高分子的粘接強(qiáng)度 M 8Me 鏈拔出 形成塑化帶 銀紋化 相容劑：形態(tài)控制 PMMA/PS(30/70) 熔體混合 5min后， PMMA形成微球，退火使微球長大 加入 PSbPMMA可減小微球尺寸，且微球尺寸不受退火的影響 無相容劑時，微球的生長取決于粗化 破裂間的平衡 有相容劑時，相容劑分子擴(kuò)散于新產(chǎn)生的界面，降低界面張力，抑制微球融合 C. W. Macosko, P. Guegan, A K. Khandpur, A. Nakayama, P. Marechal, T. Inoue. Macromolecules, 29 (17), 5590 5598, 1996 Fredrickson GH, Leibler L. Macromolecules 1996。29: 2674. 界面反應(yīng)：共混物形態(tài)控制 30% 酸酐終端 PI / PS 47%胺終端 PS 10%胺終端 PS 15%胺終端 PS 0%胺終端 PS 界面反應(yīng)：界面轉(zhuǎn)化率 PMMA12anh / 末端功能化高分子 PSNH2 PBNH2 PEENH2 PDMS(NH2)2 Jones TD, Schulze JS, Macosko CW, Lodge TP. Macromolecules 2022。36:7212 界面反應(yīng) 4h后，粗糙度增大 (PDMS例外 ) ??, 界面轉(zhuǎn)化率降低，粗糙度降低 裂紋尖端開裂位移 EKG /2IcIc ?y t t yIcGE? ? ? ???靜態(tài)疲勞實(shí)驗中，應(yīng)變能釋放因子與模量均隨時間而變化，兩者成正比關(guān)系 環(huán)氧 Gledhill RA, Kinloch AJ, Polymer 1976, 17, 727 靜態(tài)疲勞 : 一定應(yīng)力下作用下，材料隨時間延長而失效 疲勞破壞 y2ct / ?? EK I?靜態(tài)疲勞動力學(xué) 在松弛過程 ， 材料斷裂涉及化學(xué)鍵斷裂 當(dāng)原子熱運(yùn)動的無規(guī)熱漲落能量超過束縛原子的位壘時 ， 化學(xué)鍵離解而發(fā)生斷裂 材料從完好狀態(tài)到斷裂的時間稱為 承載壽命 外力降低了活化位壘 ， 致使壽命降低 ? 在拉伸應(yīng)力作用下 ， 材料的壽命與應(yīng)力關(guān)系為 00 e x pUVRT??? ???? ????高分子 斷裂活化能 kJ/mol 熱分解活化能 kJ/mol PVC 147 134 PE 227 231 PMMA 227 218~222 PP 235 231~243 PTFE 315 318~336 Nylon66 189 181 斷裂與熱分解活化能 U0與熱分解活化能相當(dāng)接近 ， 說明 疲勞破壞是涉及化學(xué)鍵斷裂的活化過程 0ln UVCRT?? ???斷裂活化能 活化體積 Zhurkov SN, 1965, Int J Fract Mech, 1, 210 疲勞破壞 疲勞破壞 fatigue crack propagation (FCP) 疲勞裂紋擴(kuò)張試驗 動態(tài)疲勞 失效循環(huán)次數(shù) N/疲勞壽命， 取決于載荷水平 S 疲勞破壞 動態(tài)疲勞 疲勞失效涉及裂紋引發(fā)與擴(kuò)展 微裂紋起始于預(yù)先存在的缺陷，或在 屈服應(yīng)力下即可產(chǎn)生的其它不均勻結(jié)構(gòu) 微裂紋的擴(kuò)展導(dǎo)致宏觀失效 Sauer JA, Hara M (1990) Advances in Polymer Science 91/92. Springer, Berlin Heidelberg New York, pp 69–118. ISBN: 354051306X 疲勞壽命取決于裂紋擴(kuò)展時間 疲勞破壞 動態(tài)疲勞 Altstadt V, Keiter S, Renner M, Schlarb A (2022) Environmental stress cracking of polymers monitored by fatigue crack growth. Macromol Symp 214(1):31–46 疲勞裂紋生長速度 da/dN ~裂紋尖端強(qiáng)度因子幅度 ?K 關(guān)系 用于表征周期載荷作用下材料的疲勞行為 臨界值 失效臨界值 疲勞破壞 動態(tài)疲勞 分子量分布窄有利于提高 ?K臨界值、降低裂紋擴(kuò)展速度 MWD較大時，低分子量組分決定疲勞 疲勞破壞 分子量及其分布效應(yīng) 時溫效應(yīng) F. Saghir, N. Merah, Z. Khan, A. Bazoune. Journal of Materials Processing Technology 164–165 (2022) 1550–1553 疲勞破壞 垂直于注射方向： ?K顯著值大 疲勞裂紋易于沿纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)的分子取向方向擴(kuò)展 Altstadt V (1997) Fatigue crack propagation in homopolymers and blends with high and low interphase strength. In: European Conference on Macromolecular Physics Surfaces and Interfaces in Polymers and Composites, Lausanne, Switzerland 取向效應(yīng) 疲勞破壞 環(huán)境應(yīng)力開裂 塑料與特定液體接觸時，應(yīng)力、應(yīng)變同時作用致使塑料脆性增大，過早發(fā)生破壞 ESC是塑料最普遍的失效模式，導(dǎo)致 30%塑料制品在服役壽命內(nèi)失效 玻璃態(tài)塑料的 90%失效是由油漆、粘結(jié)劑、清洗劑、潤滑劑、油墨、防銹劑、植物油等接觸液體所引起的 Environmental stress cracking, ESC 在多軸受力并與表面活性介質(zhì)接觸時，高分子發(fā)生 ESC 表面活性介質(zhì)不一定引起高分子化學(xué)分解，但可 加速宏觀脆性開裂，并可能引發(fā)銀紋 材料內(nèi)應(yīng)力 /外應(yīng)力可加速宏觀開裂 ESC涉及因素 ? 高分子結(jié)構(gòu) ? 加 工：分子取向、內(nèi)應(yīng)力、形態(tài)、表面均質(zhì)程度 ? 環(huán) 境：介質(zhì)的理化性值、溫度 ? 力：加載方式、速度、時間 ? 幾 何：制件形態(tài)、尺寸、不均質(zhì)程度、預(yù)裂紋 環(huán)境應(yīng)力開裂 PS, 238k Altstadt V (1997) Fatigue crack propagation in homopolymers and blends with high and low interphase strength. In: European Conference on Macromolecular Physics –Surfaces and Interfaces in Polymers and Composites, Lausanne, Switzerland 介質(zhì)顯著降低開裂臨界條件，提高裂紋擴(kuò)展速度 環(huán)境應(yīng)力開裂 ? / (cal cm3)1/2 ? c / % ○ crazing ● cracking S v ? / (cal cm3)1/2 ○ noncrystalling agent ● crystalling agent 平衡蒸汽吸附度v/v PPO GA Bernier, RP Kambour, Macromolecules, 1, 1968, 393 介質(zhì)環(huán)境降低了 craze引發(fā)的臨界應(yīng)力或應(yīng)變 RP Kambour,EE Romagosa, CL Gruner, Macromolecules, 5, 1972, 335 環(huán)境應(yīng)力開裂 三點(diǎn)彎曲 air 概念題 （ 5/6， 每題 4分，共 20分） 判斷題 （ 10/12， 每題 2分，共 20分） 選擇題 （ 10/12， 每題 2分，共 20分） 問答題 （ 4/5， 每題 5分，共 20分） 論述題 （ 2/3， 每題 10分，共 20分） 附加題 （ 1/1， 10分） 分子鏈結(jié)構(gòu)基本概念 玻璃化轉(zhuǎn)變、結(jié)晶、熔融 結(jié)晶的基本結(jié)構(gòu)與模型 彈、塑變形及其結(jié)構(gòu)、機(jī)理 高分子共混物的相行為 粘彈行為及其與分子運(yùn)動的關(guān)系 考 試