高分子物理第4章非晶态高聚物2.pdf

第三节高聚物的橡胶态

(Therubberstateofpolymers)

什么是橡胶？

天然橡胶

聚丁二烯

合成橡胶聚异戊二烯

聚氯丁二烯等

橡胶也称为弹性体，是处于玻璃化温度以上的非晶

交联聚合物。

橡胶的定义

在外力作用下，产生大的形变、外力除去后可以恢

复的弹性材料称为橡胶。

在温度-形变曲线上TTT，出现橡胶平台，

gf

此时高聚物处于橡胶态(高弹态）。

形ABCDE

变

玻

璃态高弹态粘流态

TT

gf

温度

线形非晶态高聚物典型的形变-温度曲线

交联是将单个高分子链以共价键连接起

来形成一个巨大的分子。

分子运动

具有橡胶弹性的条件：长链、足够柔性、交联

3.1橡胶弹性的一般特点

因链段运动是高聚物特有的，因此橡胶态是高

聚物特有的。

是不是所有的高聚物都有橡胶态？

不是。如：高度交联高聚物、高结晶度高聚物、

高刚性高聚物（纤维素）。

普弹性：在大力作用下，材料分子中键长和键角

变化引起的小形变。

橡胶弹性与普弹性的根本区别

高弹：大分子链段运动，与时间有关。其内能

几乎不变，主要由构象熵变化引起。

普弹：分子键长、键角变化，与时间几乎无关，

主要由内能变化引起。

橡胶弹性的一般特点

（即是其与小分子普弹性的区别）

橡胶弹性普弹性

本质熵弹（是由于受外力作用时构象能弹（是由于内能的变化而引

熵发生变化而产生的弹性）起的弹性）

561011

模量小10～10PaT↗模量↗大10～10PaT↗模量↘

特点形变具有松驰特性形变具有瞬时性

形变大而可逆（可达1000%）小而可逆（一般为1%）

快速拉伸放热吸热

形变类型

物理观点

简单剪切形状改变而体积不变

基

本

形本体压缩（或体积改变而形状不变

变本体膨胀）

单轴拉伸——简单拉伸

基拉伸

本剪切双轴拉伸

应

力

压缩

应力和应变

当材料受到外力作用而所处的条件却使

其不能产生惯性位移，材料的几何形状和尺

寸将发生变化，这种变化就称为应变。