常州工程职院高分子物理课件04影响强度的因素

项目4课件1影响强度的因素§6-3影响强度的因素影响强度的因素低分子掺合物对强度的影响相对分子质量对强度的影响交联、结晶、取向对强度的影响填充物对强度的影响材料中缺陷对强度的影响材料中缺陷对强度的影响§6-3影响强度的因素●相对分子质量及分布对强度的影响规律：强度随相对分子质量的增大而增加，分布宽窄影响不大，但低聚物部分增加时，因低分子部分发生分子间断裂而使强度下降。●低分子掺合物对强度的影响规律：低分子物质的加入降低强度。▓实例增塑剂的加入能降低强度，但对脆性高聚物而言，少量加入低分子物质，能增加强度。●交联对强度的影响规律：适度交联增加强度，但过度交联，在受外力时，会使应力集中而降低强度。▓实例橡胶的适度交联。●结晶对强度的影响规律：结晶度增大，强度增加，但材料变硬而脆；大球晶增加断裂伸长率，小球晶增加韧性、强度、模量等；纤维状晶体强度大于折叠晶体强度。▓实例缓慢降温有利形成大球晶，淬火有利形成小球晶。●取向对强度的影响规律：取向能增加取向方向上材料的强度。§6-3影响强度的因素▓实例取向对高聚物模量的影响双轴取向和未取向薄片的对比性能聚苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯未取向双轴取向未取向双轴取向抗张强度，100kP断裂伸长率，%冲击强度，（相对）3451～3.60.25～0.5480～8728～18＞3517～6895～154550～75825～5015高聚物高度取向未取向E,103MPaE,103MPaE,103MPa低密度聚乙烯高密度聚乙烯聚丙烯聚对苯二甲酸乙二酯聚酰胺0.834.36.314.34.20.330.670.830.631.370.120.590.712.32.1§6-3影响强度的因素●填充物对强度的影响规律：适当填充活性填料增加强度。实例橡胶填充炭黑；玻璃钢填充玻璃纤维。●材料中缺陷对强度的影响缺陷指向与危害：杂质、不塑化树脂粒、气泡、降解物等造成微小裂纹，当材料受到外力作用时，在缺陷处产生应力集中，致使材料断裂、破坏。局部放大项目4课件二松弛性质§6-4高聚物的松弛性质（松弛现象）●松弛过程（relaxationprocess）是高聚物从一种平衡状态过渡到另外一种平衡状态的过程。在松弛过程中，高聚物处于不平衡的过渡。●常见的高聚物松弛过程高聚物的松弛过程应力松弛（relaxationofstress）蠕变（creep）是在保持高聚物材料形变一定的情况下，应力随时间的增加而逐渐减小的现象。是在一定的应力作用下，形变随时间的增加而增大的现象。§6-4高聚物的松弛性质（松弛现象）高聚物的松弛过程直接影响高聚物材料尺寸稳定性；但高聚物材料成型加工过程中需要通过松弛过程将各种应力松弛掉，防止应力集中而影响使用。松弛过程的本质：是链段和分子链运动的结果。●应力松弛曲线与应力松弛示意图●蠕变曲线t停止型减小型1受力形变ε维持ε不变应力松弛增长型停止型稳变型tt/h40020002040温度：30℃负荷：0.1MPa蠕变线42.21%回弹线44.21%形变为37.21%29.75%蠕变曲线示意图天然橡胶的压缩蠕变曲线和回弹应力松弛曲线示意图应力松弛示意图§6-4高聚物的松弛性质（松弛现象）▲各类型与结构、应用的对应关系▲蠕变与应力松弛的关系相同点：蠕变与应力松弛的本质一样，都是分子链运动的结果。不同点：运动条件不同。从应力松弛来看，在作用下，分子链发生运动，导致分子链微观上出现相应的“蠕变”，“蠕变”后分子链处于另一状态，则降低为；在的作用下，分子链又出现“蠕变”至另一状态，使降为······直至应力全部因分子链卷曲而松弛，则材料处于新的平衡状态。应力反应快，蠕变反应慢；蠕变是宏观上形变的变化，在材料内部是分子链的位移。结构、应用常温玻璃态，用于工程塑料的非晶、结晶高聚物常温高弹态，用于橡胶的非晶高聚物常温黏流态非晶高聚物蠕变停止型稳变型增长型停止型减小型应力松弛§6-4高聚物的松弛性质（松弛现象）●影响蠕变、应力松弛的因素▲内因规律：分子间作用力↑、链段↑、相对分子质量↑、取代基极性↑、取代基体积↑、交联↑结晶度↑等均能使蠕变和应力松弛减小。影响因素与化学及物理结构有关的内因分子间作用力链段长短相对分子质量结晶交联与外界条件有关的外因温度应力填料增塑剂§6-4高聚物的松弛性质（松弛现象）▓实例相对密度0.900.9124ε,%负荷：8MPa;24h;23℃聚丙烯结晶度蠕变大小的关系108624610204060t×103,hε,%1-4.2MPa;MI：0.332-2.8MPa;MI：2.203-2.8MPa;MI：0.604-2.8MPa;MI：0.30聚乙烯相对分子质量蠕变大小的关系0.70.80.91.01.1－15－10－505lgt,hlgtE(t),h部分高聚物在25℃时应力松弛曲线聚异丁烯非晶态聚丙烯高压聚乙烯低压聚乙烯晶态聚丙烯§6-4高聚物的松弛性质（松弛现象）▲外因规律：温度↑、应力↑，造成蠕变按停止型→稳变型→增长型转变；填充、增强，降低蠕变值；增塑加入，有利于应力松弛和蠕变发展。▓实例蠕变量%048100℃22℃t×103,h聚砜蠕变曲线与温度的关系蠕变量%80246100.010.020.030.04100℃19.5MPa15.6MPa7.8MPa3.9MPat×103,h聚碳酸酯蠕变曲线与作用力的关系总伸长1234567t高聚物材料蠕变曲线T一定：1→7减小应力σ一定：1→7降低温度§6-4高聚物的松弛性质（松弛现象）●松弛时间（relaxationtime）完成松弛过程所需要的时间为松弛时间，一般用τ表示。◆τ-松弛时间；◆A-常数；◆μ-重排位能；◆R-气体常数；◆T-绝对温度。RTAe六种塑料片、板材材料的分析、选择、改性项目4的六组任务第一组：请为生产发泡片材的生产选择合适的高分子材料；第二组：请为医药泡罩包装片材的生产选择合适的高分子材料；第三组：选择透光率＞80%的板材的高分子材料；第四组：请为目前应用广泛的橱柜、卫浴等板材的生产选择合适的高分子材料；第五组：请为汽车刹车片的生产选择合适的高分子材料；第六组：请为冰箱内衬的生产选择合适的高分子材料。项目4的完成过程项目前期准备项目运行情境项目运行一项目运行二项目运行三新项目布置课程改革整体方案单元4教学方案素1、素2、素3、素4课件1、课件2总体项目协议书子项目考核评价标准子项目完成报告样本总项目运行情境描述复合材料0611集团机构子项目各成员准备的资料、个人的预报告内容及其他供讨论材料。发言代表汇总材料。提交上一项目完成报告项目委托方代表评价时所做的记录及补充意见项目互查意见；项目引深部分的记录；能力、知识等总结记录对新项目所提出的要求及注意事项等的记录巡视检查时的各种记录子项目汇报结果记录子项目结果评价记录项目4参考性结论项目互相检查意见项目引深部分案例项目总结的能力、知识项目4课件及图片展示项目5内容及要求展示项目4运行三的总结部分图片PE板材ABS板材PMMA及不饱和树脂橱房用板材项目4运行三的总结部分项目4运行三的总结部分项目4运行三的总结部分项目4运行三的总结部分项目4运行三的总结部分项目4运行三的总结部分卫浴类用PMMA、不饱和聚酯及盆项目4运行三的总结部分项目4运行三的总结部分项目4运行三的总结部分项目4运行三的总结部分项目4引深部分内容以项目4中第四个任务应用广泛的橱柜、卫浴等板材材料的分析、选择、改性为例，介绍现代家庭装修的进步，并引出PMMA（亚克力制品）引入现在主要采取的生产方法――快速固化法。项目5布置第一组：请为生产宽度为15.5±0.5mm、厚度为0.4±0.1mm断裂拉力为2000N的打包带的生产选择合适的高分子材料；第二组：请为生产宽度为15.5±0.5mm、厚度为0.4±0.1mm断裂拉力为1700N的打包带的生产选择合适的高分子材料；第三组：请为生产宽度为12.5±0.5mm、厚度为0.7±0.1mm断裂拉力为1500N的打包带的生产选择合适的高分子材料；第四组：请为塑料撕裂膜（结扎绳）的生产选择合适的高分子材料；第五组：请为鱼网丝的生产选择强度最大的高分子材料；第六组：请为地毯的生产选择合适的高分子材料。