共混，例：热塑性乙丙橡胶
第七章 聚合物的粘弹性
一、名词解释
1. 粘弹性：是材料对外界作用力的不同响应情况。对于聚合物，其力学性质可
同时兼有不可回复的永久形变和可回复的弹性形变，介于理想弹性体和理想粘性体之间，形变与时间有关，但不是线性关系。此性质就是粘弹性。 2. 线性粘弹性：粘弹性可由服从虎克定律的线性弹性行为和服从牛顿定律的线
性粘性行为的组合来描述。
3. 动态粘弹性：是应力或应变是交变的条件下得到的粘弹性，滞后现象和力学
损耗（内耗）就属于动态粘弹性。
4. 力学松弛：聚合物的力学性质岁时间的变化统称为力学松弛，包括蠕变、应
力松弛、之后和内耗等。 5. 蠕变：一定温度与恒定应力作用下，试样应变随时间增加而逐渐增大的现象。 6. 应力松弛：一定温度与应变恒定条件下，试样内部应力随时间增加而逐渐衰
减的现象。
7. 滞后现象：一定温度与循环（交变）应力作用下，试样应变滞后于应力变化
的现象。 8. 内耗：（力学松弛）出现滞后现象，使形变的变化落后于应力的变化，则每
一循环变化中就要消耗功。 9. 滞后圈：以应力-应变关系作图时，所得的曲线在施加几次交变应力后就封闭
成环，称为滞后环或滞后圈，此圈越大，力学损耗越大
10. 滞后：聚合物在交变应力作用下，形变落后于应力变化的现象。
11. 力学损耗：聚合物在应力作用下，形变的变化落后于应力的变化，发生滞后
现象，每一个循环变化中就要消耗功，这个功就是力学损耗。
12. 损耗角正切： 损耗角的正切可表示为任意两个相对应的损耗参数与储能参
''D''G''J''E数的比值：tg?? ???''''EDGJ13. 蠕变曲线：由一个弹簧和一个粘壶串联而成。体系的总应变为两个元件各自
的应变之和。体系的总应力与元件各自的应力彼此相等。 14. 理想弹簧：力学性质符合虎克定律，应力正比于应变，比例系数为杨氏模量，
在粘弹性的力学模型中用以模拟普弹性变。
15. 理想粘壸：服从牛顿流体定律，在粘弹性的力学模型中用以模拟粘性形变。 16. Maxwell模型：由一个弹簧和一个粘壶串联而成。体系的总应变为两个元件
各自的应变之和。体系的总应力与元件各自的应力彼此相等。用以模拟线性聚合物的应力松弛。
17. Voigt-Kelvin模型：是由一个弹簧和一个粘壶并联而成。体系的总应力为两
个元件各自的应力之和。体系的总应变与元件各自的应变相等。用于模拟交
联聚合物的蠕变。
18. 四元件模型：可看成一个Maxwell单元和Voigt单元串联而成的。用于模拟
线性聚合物的蠕变。
19. 次级松驰：温度低于玻璃化转变的松弛过程统称为次级松弛。用αβγδ来
命名，不同的松弛与不同的分子运动相关。
20. 移动因子：αT 是温度T时粘弹性参数（模量、柔量、力学损耗等）转换为
参考温度Ts时的参数在时间或频率坐标上和移动量。αT=τ/τs 21. 动态力学形为：
22. Boltzmann叠加原理：对于聚合物材料的蠕变过程，形变是整个负荷历史的
函数，每一次阶跃式加负荷对以后应变的贡献是独立的，最终形变等于各个所加负荷所贡献的形变的加和。
23. 时温等效原理：升高温度和延长观察时间对分子运动是等效的，对于聚合物
的粘弹性行为也是等效的。这种等效性即被称为时温等效原理。
24. WLF方程：根据时温等效原理，对于任何松弛过程，升高温度和延长时间
是等效的；同样，降低温度与缩短时间也是等效的，二者的关系即为WLF
C1?T?Tg方程。Log??T??
??C2TTg??二、问题
1.聚合物为什么会发生应力松驰，什么是松驰时间及松驰时间的物理意义
答：应力松弛;分子处于不平衡的构象要逐渐过渡到平衡构象，链段顺着外力的方向运动以减少或消除内部应力。
松弛时间 ? 是一个特征时间：? =? / E
物理意义：应力松弛到初始应力的0.368倍时所需的时间称为松弛时间。松弛时间越长，该模型越接近理想弹性体。 2.力学损耗的定性比较 答：粘弹性材料的应变变化跟不上应力的变化，因而在循环变化过程中要消耗能
?W???o?osin?量，这种消耗称为力学损耗或内耗。滞后现象越严重，内耗越大。 o? 如果δ=0，则ΔW=0，这意味着所有能量都以弹性能量的形式存储起来，没有热耗散。
? 如果δ=90°，则ΔW→max,这意味着所有能量都耗散掉了。 ? 以应力-应变关系作图时，所得的曲线在施加几次交变应力后就封闭成环，称为滞后环或滞后圈，此圈越大，力学损耗越大 3.Maxwell模拟应力松驰过程
答：有总应变恒定，所以dε/dt=0，因此：
1d????0 Edt???t??d??tEdt ???0??当t?0时，?o，有：????o??得到应力随时间的变化为：??t???oe?t?式中：τ称为松弛时间。 有应力松弛模量的表达式：E?t??E?0?e?t?
4.Voigt-Kelvin模拟交联高聚物的蠕变 答：对于蠕变过程，???o为常数，有： 当t?0时，??0，积分上式有：??t??式中????为t??时的平衡应变，
d??t?dt?
?o?E??t???o? 1?e??t???????1?e??t?（蠕变方程）E???E称为推迟时间。 有蠕变柔量为：D?t??D1?e?t?
在蠕变回复过程中，??0，所以有：E??t???d??t??0 dt??以??0?表示开始回复时的应变，积分上式得??t????0?e??t（蠕变回复方程） 5.四元件模型模拟线型高聚物的蠕变
答：四元件模型描述蠕变过程的运动方程为：??t??蠕变柔量可表示为：D?t???o?oE1?E2ot ?1?e??t????3??t?11t??1?e??t?
?3?oE1E2??6.聚合物粘弹性表现最明显的温度区间
答：只有在Tg附近，聚合物应力松弛现象最为明显。 7.线形和交联聚合物在应力松驰与蠕变中的区别？
答：应力松弛和蠕变是一个问题的两个方面，都反映了高聚物内部分子的三种运动情况：当高聚物一开始被拉长时，其中分子处于不平衡的构象，要逐渐过渡到平衡的构象，也就是链段要顺着外力的方向来运动以减少或消除内部应力。
第八章 聚合物的屈服和断裂
一、名词解释
1. 弹性：材料受到外力作用时发生形变，外力撤除时形变能够恢复的性质。 2. 塑性：材料受到外力作用时发生形变，此形变为永久形变，外力撤除时形变
不能恢复的性质。
3. 应力：材料发生宏观形变时，单位体积上，材料内部抵抗外力而产生的附加
4. 5. 6. 7. 8. 9.
内力。（与外力相等）σ = F/A0
应变：材料受到外力作用时，它的几何形状和尺寸将发生改变。ε = ?l / l0 模量：在形变范围内，单位应变所需应力的大小。 柔量：模量的倒数。
剪切流动：速度梯度的方向与流动方向相垂直。 拉伸流动：速度梯度的方向与流动方向相一致。
泊松比：在拉伸试验中，材料横向单位宽度的减少和纵向单位长度的增加之比值。???mm???横向单位宽度的减小?? ?ll?纵向单位宽度的增加10. 拉伸强度：?t?11. 抗冲强度：?i?fmaxb?d断裂前最大载荷与试样的截面积的比值。
W2(kg.cm/cm)试样受冲击而断裂时单位面积所吸收的能量。 b?d12. 抗弯强度：材料在弯曲负荷作用下破裂或达到规定挠度时能承受的最大应力
13. 杨氏模量（拉伸模量）：E??fb?d ?lloFA?? tg??14. 剪切模量（刚性模量）：G?15. 本体模量（体积模量）：B?P ?V/V16. 应力-应变曲线：以一定速率单轴拉伸非晶态聚合物，其曲线如图所示，整
个曲线可分成五个阶段：1、弹性形变区，从直线的斜率可以求出杨氏模量，从分子机理来看，这一阶段的普弹性是由于高分子的链长、键角和小的运动单元的变化引起的。2、屈服点（应变软化点），超过此点，冻结的连段开始运动。3、大形变区，又称强迫高弹形变，本质上与高弹形变一样，是链段的运动，但它是在外力作用下发生的。4、应变硬化区，分子链取向排列，使强度提高。5、断裂。 17. 普弹形变：材料拉伸发生屈服之前，应力与应变呈线性关系，符合虎克定律，
此时的形变为普弹形变。
18. 断裂伸长率：材料拉伸发生发生断裂的形变量。 19. 屈服应力：材料拉伸发生屈服时所施加的应力。
20. 脆性断裂：在Tg以下，由于聚合物处在玻璃态，即使外力除去，已发生的
大形变也不能自发回复，在材料出现屈服之前发生的断裂称为脆性断裂。 21. 韧性断裂：在拉伸过程中，聚合物材料在屈服后发生断裂。
22. 强迫高弹性：在玻璃态（Tb到Tg之间）若在试样断裂前停止拉伸，除去外
力，则试样已发生的大形变无法完全恢复；只有让试样的温度升到Tg附近，形变方可回复，因此，这种大形变在本质上是一种高弹性，而不是粘流形变，其分子机理主要是高分子的链段运动，它只是在大外力的作用下的一种链段运动。为区别于普通的高弹性变，可称之为强迫高弹性。
23. 脆化温度 Tb：在一定速率下（不同温度）测定的断裂应力和屈服应力，作
断裂应力和屈服应力随温度的变化曲线------其交点对应的温度为脆化温度Tb。
24. 冷拉：玻璃态聚合物的拉伸与结晶聚合物的拉伸有相似之处，两种拉伸过程
均经历弹性形变、屈服、发生大形变以及应变硬化等阶段，其中大形变在室温都不能自发回复，而加热后则产生回复，故本质上两种拉伸过程造成的大型变都是高弹形变。该现象通常称为“冷拉”。 25. 细颈（成颈）：对韧性材料来说，拉伸时45 °斜截面上的最大切应力首先达
到材料的剪切强度，所以首先出现与拉伸方向成45 °的剪切滑移变形带---细颈。
26. 应力集中：材料的缺陷在受力时，使材料内部的应力平均分布的状态发生变
使缺陷附近局部范围内的应力急剧增加，远远大于平均值。
27. 应变软化：许多高聚物在过屈服点后均有一个应力不太大的下降，叫应变软
化
28. 应变硬化：聚合物在经过冷拉后应力又出现明显的上升，叫应变硬化。 29. 银纹现象：很多高聚物，尤其是玻璃态透明高聚物（PS、MMA、PC）在储
存过程及使用过程中，往往会在表面出现像陶瓷的那样，肉眼可见的微细的裂纹，这些裂纹，由于可以强烈地反射可见光看上去是闪亮的，所以又称为银纹crage。
30. 银纹质（体）——联系起两银文面的束状或高度取向的聚合物。 31. 裂纹：可逆的，在压力或Tg以上退火，会回缩或消失。 32. 裂缝：不可逆，是裂纹在较大外力作用下进一步发展。
33. 剪切带：韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到与拉伸方向成45°的剪切
滑移变形带，有明显的双折射现象，分子链高度取向，剪切带厚度约1μm左右，每个剪切带又由若干个细小的不规则微纤构成。 34. 应变诱发塑料-橡胶转变： 35. 增韧塑料：冲击强度高的塑料
二、问题
1.E,G,B及泊松比的关系 答：杨氏模量：E??FA0? ??ll0F A0tg?切变模量：G＝体积模量：B?泊淞比： ???sr?PPV0? ??V?mm???横向单位宽度的减小?? ?ll?纵向单位宽度的增加2.模量与柔量的关系
高分子物理名词解释
