流變學(xué)前三章ppt課件(參考版)
2025-05-04 06:43本頁面
【正文】 這種方法叫簡支梁（ Simple beam） 扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)測定剪切模量 圖 扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn) G＝ 2Lh/?R4? h， R—— 試樣的高度和半徑 L—— 扭短； ?—— 扭轉(zhuǎn)角 結(jié)晶聚合物 無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)構(gòu)成，結(jié)晶區(qū)又由無數(shù)很小的微晶組成，微晶由規(guī)整排列的分子形成，因此，它具有方向性 各向異性 整個(gè)結(jié)晶聚合物是由具有各種方向的微晶及無定形部分構(gòu)成 各向同性 對于結(jié)晶型聚合物性能的測試，要注意制樣和測試方法。這樣就能得到應(yīng)力應(yīng)變圖，從而求出楊氏彈性模量 要求長度比直徑大得多。另一端是以恒定的速度把試樣拉長，圖紙也同時(shí)以恒定速度移動。其次，在試樣的中間部分的確是單純的拉伸 拉伸儀（ Extensometer） ：試樣用夾具固定，測定試樣中間部分的變形。但這一問題是可以解決的。瞬間的長短取決于材料種類和環(huán)境等 8)濃的懸浮體在受到小的切應(yīng)力時(shí)也符合線彈性，應(yīng)力較大時(shí)出現(xiàn)非牛頓流動及其他復(fù)雜的形狀 彈性模量的測定（材料力學(xué)性能的測試） 基本原則 在流變學(xué)中，雖然研究的是應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系，但不是直接測定應(yīng)力和應(yīng)變。在時(shí)間較長的試驗(yàn)中出現(xiàn)粘彈性，應(yīng)變較大時(shí)出現(xiàn)非線性彈性，應(yīng)力很高時(shí)可能斷裂 6)線型和支鏈聚合物在溫度比 Tg高許多時(shí)在各向同性壓縮實(shí)驗(yàn)中仍符合線彈性。 偏離線彈性的情況 當(dāng)壓力很高時(shí)會出現(xiàn)非線性彈性，在用各種加壓速度或頻率時(shí)也會出現(xiàn)粘彈性，即時(shí)間依賴性 線彈性的適用范圍 只有在變形很小時(shí)，下列材料才符合線彈性理論 1)陶瓷：絕大部分適用，只要應(yīng)力小于破壞極限值 2)金屬：在低于熔點(diǎn)的溫度時(shí)或應(yīng)變較大時(shí)，出現(xiàn)非線性的彈性，應(yīng)變很大時(shí)出現(xiàn)塑性和斷裂；在精確的實(shí)驗(yàn)中有些金屬出現(xiàn)蠕變，即與時(shí)間有關(guān)的變形； 3)結(jié)晶體：原子、離子或分子晶體 4)玻璃態(tài)材料：低于玻璃態(tài)溫度時(shí)的聚合物；在動態(tài)試驗(yàn)中可能出現(xiàn)粘彈性 (線性或非線性 )；應(yīng)力很高時(shí)出現(xiàn)塑性或斷裂 。 Tg不受結(jié)晶度影響 圖 結(jié)晶性線性聚合物的拉伸模量與結(jié)晶度的關(guān)系 聚合物的體積模量 在高于 Tg和 Tm時(shí)聚合物的體積模量 表 材料的體積模量 數(shù)量級為 103MPa 玻璃態(tài)無定形聚臺物的體積模量 表 某些聚合物的體積模量 低于玻璃化溫度時(shí)的 K比高于 Tg時(shí)的最多大兩倍，前面已經(jīng)看到，其他模量的變化則大得多 結(jié)晶聚合物的 K 結(jié)晶聚合物的 K（ 體積模量 ） 與無定形聚合物接近， 數(shù)量級也是 103MPa。在高溫時(shí)的粘彈性則涉及到較大鏈段的復(fù)雜運(yùn)動，以解開纏繞并最后大分子鏈間相互滑移 ，所以分子量對拉伸模量的影響主要在高彈態(tài)和粘流態(tài) 交聯(lián)度對拉伸模量的影響 圖 交聯(lián)聚合物（橡膠）的拉伸模量與交聯(lián)度的關(guān)系 隨著交聯(lián)度上升，橡膠坪臺模量上升，交聯(lián)度上升至形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)， E幾乎保持不變直到超過分解溫度時(shí)發(fā)生分解。 拉伸和剪切模量的溫度依賴性則很大 圖 無定形線形聚合物的拉伸模量與溫度的關(guān)系 圖 交聯(lián)聚合物（橡膠）的拉伸模量與溫度的關(guān)系 分子鏈熱運(yùn)動加強(qiáng)，回縮力逐漸變大，彈性形變能力變小，表現(xiàn)為彈性模量隨溫度升高而增大 圖 結(jié)晶性線形聚合物的拉伸模量與溫度的關(guān)系 其形狀與無定型聚合物類似，其區(qū)別是坪臺區(qū)較寬，且坪臺處的模量較高 微晶的存在起到交聯(lián)的作用 模量的分子量依賴性 分子量對模量的影響主要在高彈態(tài)和粘流態(tài) 。 因此表征一個(gè)材料的線性彈性只需其中兩 個(gè)就足夠 一種常見的關(guān)系： ?＝ ， E＝ 3G E楊氏模量 K體積模量 G剪切模量 ?＝ ?/? 泊松比 表 四個(gè)彈性常數(shù)之間的關(guān)系 聚合物的彈性模量 表 金屬及合金的彈性常數(shù) 表 拉伸彈性模量（ 105lbf/in2） 聚合物與其他材料相比，其很明顯的特點(diǎn)是它們的彈性模量范圍很寬（在室溫時(shí)），因此用途廣泛 圖 彈性模量譜 ?玻璃態(tài)高聚物的彈性模量為 103～ 105數(shù)量級 ， 如： 酚醛塑料： E＝ 104MPa 密胺塑料： E＝ 105MP
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