《高分子物理》课程教学资源（PPT课件）第七章 聚合物的粘弹性

高分子的特征之一：粘弹性粘弹性高分子力学性能受T、t、、ε四个因素影响力学松驰现象静态：蠕变应力松驰动态：内耗滞后

高分子的特征之一：粘弹性 粘弹性高分子力学性能受T、t、σ、ε 四个因素影响 力学松驰现象 静态： 蠕变 应力松驰 动态： 内耗 滞后

7.1粘弹性现象7.1.1蠕变定义：材料（高分子材料）在恒定的外界条件下工、P在恒定的外力?下，材料变形长度?随时间的增加而增加的现象。现象：晾衣服的塑料绳（尼龙绳）；坐久了的沙发，晾着的毛衣

7.1.1 蠕变 7.1 粘弹性现象 定义：材料（高分子材料）在恒定的外界条件下T、P， 在恒定的外力σ下，材料变形长度ε随时间t的增加而增加 的现象。 现象：晾衣服的塑料绳（尼龙绳）; 坐久了的沙发; 晾着的毛衣

7.1.1蠕变蠕变曲线：通常，蠕变曲线代表三部分贡献的叠加(1)普弹形变：键角，键长的变化do= D100EI=E式中:E1一普弹模量，D1一普弹柔量(2）高弹性变：链段运动%0(t)=00D20(t)E2=E2式中·E2一普弹模量，D2一普弹柔量（3）粘性形变：整链运动5-式中：E3一普弹模量，D3一普弹柔量

蠕变曲线: 通常,蠕变曲线代表三部分贡献的叠加: 7.1.1 蠕变 (1)普弹形变：键角，键长的变化 (2)高弹性变：链段运动 (3)粘性形变：整链运动 式中:E1—普弹模量，D1—普弹柔量 式中:E2—普弹模量，D2—普弹柔量 式中:E3—普弹模量，D3—普弹柔量

7.1. 1 蠕变影响蠕变的因素：a.分子链的柔顺性e(:)柔顺性越大，蠕变越快：刚性大，蠕变速度慢外力地大常用：PVC薄膜温度升高b.分子量：分子量越大，蠕变越慢c交联度：交联的发生，变变慢在橡胶交联中应用蠕变与温度和外力的关系d分子运动能力增加，蠕变变快

7.1.1 蠕变 影响蠕变的因素： a. 分子链的柔顺性 柔顺性越大，蠕变越快；刚性大，蠕变速度慢 常用：PVC薄膜 b.分子量： 分子量越大，蠕变越慢 c交联度: 交联的发生，蠕变变慢 在橡胶交联中应用 d分子运动能力增加，蠕变变快 蠕变与温度和外力的关系

7.1.1 蠕变影响蠕变的因素2.5%e结晶，蠕变变慢2.0%-5f外力变大，变变快1.5%1.0%g热处理，变减小（热处理0.5%消除橡胶的内应力）0100020003000应用：t/h在齿轮或高精密元件时，蠕变变小，易几种聚合物23度时蠕变性能比较选用刚性大的工程塑料1一聚，2聚苯醚，3一聚碳酸酯化工管道用PVC（耐酸碱腐蚀）4一改性聚苯醚，5一ABS（耐热级缺点：易蠕变6-聚甲醛，7尼龙，8一ABS改进：以PVC为内层，外层用玻璃钢聚四氟乙烯，变大，不能做精密机械零件

7.1.1 蠕变 影响蠕变的因素： e 结晶，蠕变变慢 f 外力变大，蠕变变快 g 热处理，蠕变减小（热处理 消除橡胶的内应力） 应用： 在齿轮或高精密元件时，蠕变变小，易 选用刚性大的工程塑料 化工管道用PVC（耐酸碱腐蚀） 缺点：易蠕变 改进：以PVC为内层，外层用玻璃钢 聚四氟乙烯，蠕变大，不能做精密机械零件 几种聚合物23度时蠕变性能比较 1—聚砜，2—聚苯醚，3—聚碳酸酯 4—改性聚苯醚，5—ABS（耐热级） 6—聚甲醛，7—尼龙，8—ABS

7.1.2应力松弛定义：材料在一定温度下，受到某一恒定的外力（形变），保持这一形变所需随时间的增加而逐渐减小的现象生活中的形变松紧带子密封件在受外力时，密封效果逐渐变差（密封的重要问题a(t)交联聚合物线形聚合物线性和交联聚合物的应力松弛曲线

7.1.2 应力松弛 定义: 材料在一定温度下，受到某一恒定的外力（形 变），保持这一形变所需随时间的增加而逐渐减小的现象 生活中的形变： 松紧带子 密封件 在受外力时，密封效果逐渐变差（密封的重要问题） 线性和交联聚合物的应力松弛曲线

7.1.2应力松弛应力松弛的影响因素1.交联：由于交联的存在，分子链之间不能产生相对位移，高聚物不能产生塑性形变，故应力只能衰减到一平衡值而不能松驰到零。所以，和蠕变一样交联也是克服应力松驰的重要措施。为此，橡胶制品需要交联处理

7.1.2 应力松弛 应力松弛的影响因素 1.交联： 由于交联的存在，分子链之间不能产生相对位 移，高聚物不能产生塑性形变，故应力只能衰减 到一平衡值而不能松驰到零。所以，和蠕变一样， 交联也是克服应力松驰的重要措施。为此，橡胶 制品需要交联处理

7.1.2应力松弛应力松弛的影响因素2.温度温度很高，远远超过Tg时，常温下的未交联橡胶链段运动时受到的内摩擦力很小，应力很快就松驰掉温度太低，比Tg低得多，如常温下的塑料，虽然链段受到很大的应力，但由于内摩擦力很大，链段运动的能力很弱，所以，应力松驰极慢，不易觉察只有在Tg附近几十度范围内，应力松驰现象才比较明显不同温度下的应力松驰曲线T一8，会达到g=0的状态如在生活中（密封件）需要注意应力松弛使用前应消除内应力，采用退火等热处理

7.1.2 应力松弛 应力松弛的影响因素 2.温度 温度很高，远远超过Tg时，常温下的未交联橡胶， 链段运动时受到的内摩擦力很小，应力很快就松驰 掉 温度太低，比Tg低得多，如常温下的塑料，虽然 链段受到很大的应力，但由于内摩擦力很大，链段 运动的能力很弱，所以，应力松驰极慢，不易觉察 只有在Tg附近几十度范围内，应力松驰现象才比较 明显 不同温度下的应力松驰曲线： T→∞，会达到σ=0的状态 如在生活中(密封件)需要注意应力松弛， 使用前应消除内应力，采用退火等热处理

7.1.3滞后现象与内耗（1）滞后滞后：交变压力作用下，高分子材料的形变总是落后于应力变化的现象产生原因：分子运动的时间依赖性总落后于应力的变化例子：橡胶轮胎传送带一侧拉力，一侧压力防震材料，隔音材料

7.1.3 滞后现象与内耗 滞后：交变压力作用下，高分子材料的形变总是落后于应 力变化的现象 产生原因：分子运动的时间依赖性总落后于应力的变化 例子：橡胶轮胎 传送带 一侧拉力，一侧压力 防震材料，隔音材料 （1）滞后

7.1.3滞后现象与内耗滞后影响因素1.滞后与分子结构有关（刚性分子，滞后小；柔性分子，滞后大柔性分子链易运动，对应力进行反应，但不易跟上应力的变化；/极柔性（理想）的高分子滞后也不明显；柔性分子链太易运动，跟不上应力的变化（只有柔性适中的高分子滞后表现明显

7.1.3 滞后现象与内耗 滞后影响因素 1.滞后与分子结构有关 ✓ 刚性分子，滞后小；柔性分子，滞后大 ✓ 柔性分子链易运动，对应力进行反应，但不易跟上应 力的变化； ✓ 极柔性（理想）的高分子滞后也不明显；柔性分子链 太易运动，跟不上应力的变化； ✓ 只有柔性适中的高分子滞后表现明显