高聚物的物理性能.ppt

7.2高聚物的力学性能（2）简单剪切(shearing)A0FF?简单剪切示意图剪切应变?=tg?剪切应力?s=F/A0材料经压缩以后，体积由V0缩小为V，则压缩应变：εV=（V0-V）/V0=DV/V0材料受到均匀压力压缩时发生的体积形变称压缩应变（εV）。（3）均匀压缩（pressurizing)材料受到与截面平行、大小相等、方向相反，但不在一条直线上的两个外力作用，使材料发生偏斜。其偏斜角的正切值定义为剪切应变（?）。A0均匀压缩示意图第26页，共60页，星期日，2025年，2月5日7.2高聚物的力学性能2、弹性模量（亦称刚度）（1）定义指在弹性形变范围内单位应变所需应力的大小。它表征高分子材料抵抗形变能力的大小，弹性模量越大，越不容易变形，材料刚性越大。（2）类型对于不同的受力方式，对应的模量分别为杨氏模量、剪切模量和体积模量，可以表示为：杨氏模量（Pa或MPa）剪切模量（Pa或MPa）体积模量（N或kN）第27页，共60页，星期日，2025年，2月5日式中：ν称为泊松比，是反映高分子材料性质的重要参数。一般材料的ν=0.2～0.5，应变时若体积无变化（如：橡胶拉伸），则ν=0.5，7.2高聚物的力学性能（3）三种模量的关系对于各向同性的材料而言，通过数学推导可得出上述三种模量之间的关系如下：E=2G（1+ν）=3B（1-2ν）3、硬度硬度是衡量材料表面抵抗机械压力能力的指标，可用以反映材料承受应力而不发生形状变化的能力。4、机械强度机械强度是指在一定条件下，高分子材料所能承受的最大应力，单位为MPa，是衡量高分子材料抵抗外力破坏的能力。第28页，共60页，星期日，2025年，2月5日7.2高聚物的力学性能根据外力作用方式不同，主要有以下三种：（1）抗张强度（?t）衡量材料抵抗拉伸破坏的能力，也称拉伸强度。?t的测定：在规定试验温度、湿度和实验速度下，在标准试样上沿轴向施加拉伸负荷，直至试样被拉断。试样断裂前所受的最大负荷P与试样横截面积之比：?t=P/b?d厚度d宽度bPP（2）抗弯强度（?f）也称挠曲强度或弯曲强度。抗弯强度的测定是在规定的试验条件下，对标准试样施加一静止弯曲力矩，直至试样断裂。第29页，共60页，星期日，2025年，2月5日7.2高聚物的力学性能Pdbl0/2l0/2抗弯强度测定试验示意图设试验过程中最大的负荷为P，则抗弯强度?f为：?f=1.5Pl0/bd2冲击强度也称抗冲强度,是衡量材料韧性的一种指标。定义为试样受冲击负荷时单位截面积所吸收的能量。（3）冲击强度（?i）测定时基本方法与抗弯强度测定相似，但其作用力是运动的。试样断裂时吸收的能量等于断裂时冲击头所做的功W，则冲击强度为：?i=W/bdPbl0/2l0/2d冲击头以一定速度对试样实施冲击冲击强度测定试验示意图第30页，共60页，星期日，2025年，2月5日应变应力AYBA-弹性极限；Y-屈服点；B-断裂点7.2高聚物的力学性能（1）线型非晶态高聚物的典型应力-应变曲线拉伸时高分子链的三种运动情况：弹性形变（开始～A点）应变随应力的增加而增大，服从虎克定律，具有普弹性能；7.2.2高聚物的力学性能1、线型非晶态高聚物的应力-应变曲线运动单元为键长、键角。对应的为弹性伸长极限。强迫高弹形变（A点～B点）中间经过屈服点Y，对应的表示高聚物材料对抗永久形变的能力；形变量300%～1000%，并且可逆；运动单元为链段。黏流形变（B点后）形变为不可逆（永久形变）；运动单元为链段、大分子链。第31页，共60页，星期日，2025年，2月5日（2）非晶态高聚物的六种应力-应变曲线与使用的关系可以作为工程塑料的高聚物材料硬而脆刚性制品，不宜冲击，能承受静压力；典型实例：酚醛塑料制品材料硬而强高模量高抗张，断裂伸长小或无屈服典型实例：PVC硬制品材料硬而韧高模量高抗张，断