耐蝕高分子材料的力學(xué)性能-馬麟

1、耐蝕高分子材料的力學(xué)性能馬麟1. 影響抗拉強(qiáng)度的因素 抗拉強(qiáng)度：在規(guī)定的溫度、濕度及加載速率下，在試樣上沿軸向施加拉力直到試樣被拉斷為止，斷裂前試樣所承受的最大載荷與試樣截面之比稱為抗拉強(qiáng)度?？估瓘?qiáng)度越大，說(shuō)明材料越不易斷裂、越結(jié)實(shí)。0Apbdpt寬度寬度b厚度厚度dP1.1 分子結(jié)構(gòu)對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響 主鏈結(jié)構(gòu)主鏈結(jié)構(gòu)：在高分子主鏈引入芳雜環(huán)或脂肪環(huán)，將使分子鏈剛性增強(qiáng)，導(dǎo)致分子運(yùn)動(dòng)阻力增大、模量升高，因此這類材料通常有較高的抗拉強(qiáng)度； 鏈支化鏈支化：分子鏈支化程度增加，使分子之間距離增大，分子間作用力減小，因而高聚物的抗拉強(qiáng)度會(huì)降低； 極性極性：極性高聚物具有比非極性高聚物更強(qiáng)的分子間作用力

2、，增加高分子的極性或產(chǎn)生氫鍵可以提高材料的強(qiáng)度； 交聯(lián)交聯(lián)：適度的交聯(lián)可以有效地增加分子鏈之間的聯(lián)系，限制分子鏈間的相對(duì)滑移及分子鏈的活動(dòng)性，有利于強(qiáng)度的提高；（交聯(lián)反應(yīng)：2個(gè)或者更多的分子相互鍵合交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的較穩(wěn)定分子的反應(yīng)。） 結(jié)晶和取向結(jié)晶和取向：結(jié)晶和取向可使分子鏈規(guī)整排列，分子間作用力增強(qiáng)，增加強(qiáng)度，但結(jié)晶度過(guò)高，可導(dǎo)致抗沖強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率降低，使材料變脆。 分子量分子量：分子量是對(duì)高分子材料力學(xué)性能（包括強(qiáng)度、彈性、韌性）起決定性作用的結(jié)構(gòu)參數(shù)。不同聚合物，要求的最小聚合度不同。超過(guò)最小聚合度，隨分子量增大，材料強(qiáng)度逐步增大。但當(dāng)分子量相當(dāng)大，材料強(qiáng)度主要取決于化學(xué)鍵能的大小，

3、不再依賴分子量而變化。1.2受力環(huán)境對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響 受力環(huán)境對(duì)材料強(qiáng)度的影響主要體現(xiàn)在外力作用速率和溫度上。由于高分子的破壞過(guò)程是一種松弛過(guò)程，對(duì)時(shí)間和溫度都具有一定的依賴性。 在較低的溫度或較高的形變速率下，高分子的鏈段運(yùn)動(dòng)緩慢，跟不上外力作用的速率，因此材料往往表現(xiàn)出脆性斷裂行為；而在較高的溫度和較低的形變速率下，鏈段運(yùn)動(dòng)能跟上外力作用的速率，材料容易屈服而不是發(fā)生脆性斷裂，材料表現(xiàn)出韌性。 溫度升高，材料屈服強(qiáng)度明顯降低，對(duì)斷裂強(qiáng)度影響較?。欢岣呃焖俾屎徒档蜏囟鹊男Ч堑刃У?。1.3 增塑劑 凡是添加到高聚物中能使高聚物塑性增加的物質(zhì)都稱為增塑劑，一般為與高聚物相容性較好且不易揮發(fā)

4、的小分子物質(zhì)。增塑劑的增塑劑的加入對(duì)高聚物起屏蔽和隔離作用，減小高分子之間的相互作用力，加入對(duì)高聚物起屏蔽和隔離作用，減小高分子之間的相互作用力，使材料拉伸強(qiáng)度降低。使材料拉伸強(qiáng)度降低。1.4 共聚和共混 通過(guò)共聚將兩種性質(zhì)不同的單體經(jīng)化學(xué)鍵結(jié)合，形成綜合兩種以上均聚物性能的新材料，提高材料的抗拉強(qiáng)度。 共混是通過(guò)物理方法使兩種及以上材料均勻混合的改性手段，從而提升高聚物的強(qiáng)度。1.5填料對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響 在高聚物中加入固體填料可得到多相復(fù)合材料 根據(jù)使用目的分類：固體填料惰性填料：起填充稀釋以降低制品的成本的作用， 材料的強(qiáng)度隨之降低活性填料：有效提高材料的強(qiáng)度按填料形狀分類：固體填料粉狀填

5、料：炭黑對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)纖維填料：玻璃纖維、石棉纖維等1.5.1 纖維對(duì)高分子材料的增強(qiáng) 纖維增強(qiáng)塑料與橡膠的機(jī)理是依靠其復(fù)合作用，利用纖維強(qiáng)度以承受應(yīng)力，利用機(jī)體樹(shù)脂的塑性流動(dòng)及其與纖維的黏結(jié)性以傳遞應(yīng)力。 用于增強(qiáng)的纖維一般有玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維、硼纖維、單晶纖維等，這些纖維可用于增強(qiáng)各種塑料和橡膠，增強(qiáng)后的材料兼具兩種材料的性能，使力學(xué)強(qiáng)度、剛度等大大提高，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。 玻璃纖維是將玻璃材料通過(guò)拉絲形成的纖維狀的玻玻璃纖維是將玻璃材料通過(guò)拉絲形成的纖維狀的玻璃，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。璃，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。是一種綜合性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料，通常作為復(fù)合材料增強(qiáng)基材、電絕緣材料、耐熱絕熱材料

6、、光導(dǎo)材料、耐蝕材料和過(guò)濾材料等，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。 玻璃纖維對(duì)高聚物的增強(qiáng)： 短玻璃纖維可以提高熱塑性塑料的強(qiáng)度，還可以用玻璃纖維與其他織物復(fù)合而制成玻璃鋼。 玻璃鋼的性能優(yōu)越，其強(qiáng)度高于鋼，是以玻璃纖維制成玻璃布，以不同的角度排列，以環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂的順序形成涂層，經(jīng)加熱、層壓、固化而成。材料拉伸強(qiáng)度/MPa聚乙烯未增強(qiáng)23增強(qiáng)76聚苯乙烯未增強(qiáng)58增強(qiáng)96聚碳酸酯未增強(qiáng)62增強(qiáng)140聚甲醛未增強(qiáng)67增強(qiáng)82尼龍未增強(qiáng)67增強(qiáng)210部分熱塑性塑料用玻璃纖維增強(qiáng)后其拉伸強(qiáng)度的變化2 長(zhǎng)期強(qiáng)度 在工程地質(zhì)學(xué)上是指使蠕變類型由趨穩(wěn)蠕變類型轉(zhuǎn)變?yōu)榈湫腿渥冾愋偷呐R界應(yīng)力。（趨穩(wěn)蠕變又稱穩(wěn)