常州工程職院高分子物理課件05拉伸與取向

1、項目5拉伸與取向3-4高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)一、取向的機理與特征取向的機理取向是指非晶高聚物的分子鏈段或整個高分子鏈，結(jié)晶高聚物的晶帶、晶片、晶粒等，在外力作用下，沿外力作用的方向進(jìn)行有序排列的現(xiàn)象。 工業(yè)取向的方法 纖維制品：通過單軸拉伸實現(xiàn)單軸取向。 薄膜制品：通過雙軸拉伸實現(xiàn)雙軸取向。3-4高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)薄膜雙軸拉伸示意圖纖維單軸拉伸示意圖un+1un3-4高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)取向的目的增加拉伸方向上的強度。取向與結(jié)晶的異同相同點高分子鏈排列有序化取向是使高分子鏈“單向”或“雙向”有序化。取向后的結(jié)構(gòu)是外力強迫形成的相對穩(wěn)定或不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。 結(jié)晶是使高分子鏈“三維空間”或“三向”有序化。結(jié)

2、晶后的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。 取向與結(jié)晶的相互關(guān)系能結(jié)晶肯定能取向，但能取向不一定能結(jié)晶。3-4高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)取向的特征二、取向過程非晶態(tài)非交聯(lián)高聚物的取向過程非晶態(tài)交聯(lián)高聚物的取向過程取向的特征存在鏈段與高分子鏈兩種取向單元取向是一個松弛過程存在取向與解取向的平衡(a)(b)高分子鏈的取向狀態(tài)(a)高分子鏈不取向，鏈段取向(b)高分子鏈取向，鏈段不取向低拉伸高拉伸拉伸前低取向高取向分子鏈無規(guī)排列分子鏈沿拉伸方向伸展并排成單向有序的取向態(tài)伸長回縮3-4高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)晶態(tài)高聚物的取向過程三、高聚物取向態(tài)結(jié)構(gòu)與各向異向性取向度取向程度可以用X-射線衍射、光雙折射、紅外二色性、小角光散射、偏振熒

3、光等方法測定。低取向高取向結(jié)晶作用單軸拉伸雙軸拉伸非晶態(tài)未取向的晶態(tài)單軸取向單軸取向雙軸取向項目5課件二等速拉伸曲線6-1材料的力學(xué)概念常見的材料力學(xué)術(shù)語材料力學(xué)術(shù)語外力（external force） 內(nèi)力（） 應(yīng)力（stress ） 應(yīng)變（strain） 形變（） 強度（strength） 泊松比（Poissons ratio） 模量（module） 柔量（） 抗張強度（tensile strength ） 抗彎強度（flexural strength ） 抗沖擊強度（impact strength ） 硬度（hardness） 回彈性（resilience） 韌性（tenacity） 疲

4、勞（fatigue life） 6-1材料的力學(xué)概念1、外力（負(fù)荷）對材料所施加的使材料形變的力。如拉力、壓力、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲等。2、內(nèi)力指材料為反抗外力，使材料保持原狀所具有的力。如回縮力。3、形變一般是指材料愛力后產(chǎn)生的絕對形變值。如X、Y、Z等；相對形變值如X/X、Y/Y、Z/Z等。4、應(yīng)力（）單位面積所受的力。用 表示。5、應(yīng)變（或）在應(yīng)力作用下單位長度（或單位面積或單位體積）所發(fā)生的形變。6、強度在一定條件下，材料所能承受的最大應(yīng)力。7、泊松比 6-1材料的力學(xué)概念8、模量（E）引起單位應(yīng)變所需要的應(yīng)力，形式有拉伸模量、壓縮模量、剪切模量、扭轉(zhuǎn)模量、彎曲模量等。9、柔量（J）模量的

5、倒數(shù)。10、拉伸強度在規(guī)定溫度、濕度和加載速度下，試樣沿軸向方向拉伸直至被拉斷為止，斷裂前試樣承受的最大載荷與試樣截面積之比。11、撓曲強度在規(guī)定條件下對標(biāo)準(zhǔn)試樣施加靜彎曲力矩，取試樣斷裂前的最大載荷計算的強度。12、抗沖擊強度試樣受沖擊而破裂時的單體體積所吸收的能量。14、硬度、回彈性、韌性及疲勞6-2等速拉伸及應(yīng)力-應(yīng)變曲線一、非晶態(tài)高聚物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線拉伸的工業(yè)應(yīng)用為增加纖維的拉伸強度而進(jìn)行單軸拉伸；為增加塑料薄膜的強度而進(jìn)行雙軸拉伸。線型非晶態(tài)高聚物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線拉伸過程高分子鏈的三種運動情況：彈性形變（開始A點）應(yīng)變隨應(yīng)力的增加而增大，服從虎克定律，具有普彈性能；運動單元為鍵長、

6、鍵角。對應(yīng)為彈性伸長極限。強迫高彈形變（A點B點）中間經(jīng)過屈服點Y，對應(yīng)的表示高聚物材料對抗永久形變的能力；形變能力300%1000%，并且可逆；運動單元為鏈段。黏流形變（B點后）形變?yōu)椴豢赡妫ㄓ谰眯巫儯?；運動單元為鏈段、大分子鏈。非晶態(tài)高聚物的六種應(yīng)力-應(yīng)變曲線與使用的關(guān)系應(yīng)變應(yīng)力AYBA-彈性極限；Y-屈服點；B-斷裂點6-2等速拉伸及應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以作為工程塑料的高聚物材料硬而脆剛性制品，不宜沖擊，能承受靜壓力典型實例：酚醛塑料制品材料硬而強高模量高抗張，斷裂伸長小或無屈服典型實例：PVC硬制品材料硬而韌高模量高抗張，斷裂伸長大，有屈服典型實例：聚碳酸酯制品6-2等速拉伸及應(yīng)力-應(yīng)變曲

7、線可以作為形變較大的材料無使用價值的材料材料軟而韌低模量低屈服，斷裂伸長率及強度大典型實例：硫化橡膠、LDPE制品材料軟而弱低模量低強度，斷裂伸長率中等典型實例：未硫化天然橡膠材料弱而脆一般為低聚物6-2等速拉伸及應(yīng)力-應(yīng)變曲線二、未取向的晶態(tài)高聚物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線三、不同溫度下的高聚物應(yīng)力-應(yīng)變曲線OYNDBOY段YN段ND段DB段D點OY段YN段ND段D點DB段試樣形狀變化123456789非晶態(tài)高聚物不同溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線1，2-溫度低于脆性溫度，材料處于硬玻璃態(tài)，無強迫高彈性3，4，5-溫度處于脆性溫度與玻璃化溫度之間，為軟玻璃態(tài)6，7，8-溫度處于玻璃化溫度與黏流溫度之間，為高彈

8、態(tài)9-溫度處于黏流溫度以上，為黏流態(tài)6-2等速拉伸及應(yīng)力-應(yīng)變曲線四、影響強度的因素1234567晶態(tài)高聚物不同溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線1，2-溫度低于脆性溫度，拉伸行為類似彈性固體3，4，5-溫度介于脆性溫度與玻璃溫度期間，為軟玻璃態(tài)3，4，5-溫度介于Tb與Tg之間，為軟玻璃態(tài)，行為類似強迫高彈性3，4，5-溫度較高，低于熔點，拉伸行為類似非晶態(tài)橡膠影響強度的因素低分子摻合物對強度的影響相對分子質(zhì)量對強度的影響交聯(lián)、結(jié)晶、取向?qū)姸鹊挠绊懱畛湮飳姸鹊挠绊懖牧现腥毕輰姸鹊挠绊懖牧现腥毕輰姸鹊挠绊?-3影響強度的因素影響強度的因素低分子摻合物對強度的影響相對分子質(zhì)量對強度的影響交聯(lián)、結(jié)晶、

9、取向?qū)姸鹊挠绊懱畛湮飳姸鹊挠绊懖牧现腥毕輰姸鹊挠绊懖牧现腥毕輰姸鹊挠绊懥N塑料纖維制品材料的分析、選擇、改性 項目5 項目5的六組任務(wù)第一組：請為生產(chǎn)寬度為15.50.5mm、厚度為0.40.1mm斷裂拉力為 2000N 的打包帶的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第二組：請為生產(chǎn)寬度為15.50.5mm、厚度為0.40.1mm斷裂拉力為 1700N的打包帶的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第三組：請為生產(chǎn)寬度為12.50.5mm、厚度為0.70.1mm斷裂拉力為 1500N的打包帶的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第四組：請為塑料撕裂膜（結(jié)扎繩）的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第五組：請為魚網(wǎng)絲的生產(chǎn)選擇強

10、度最大的高分子材料；第六組：請為地毯的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料。項目5的完成過程項目前期準(zhǔn)備項目運行情境項目運行一項目運行二項目運行三新項目布置課程改革整體方案單元5教學(xué)方案素材1、素材2、素材3課件1、課件2 總體項目協(xié)議書子項目考核評價標(biāo)準(zhǔn)子項目完成報告樣本總項目運行情境描述復(fù)合材料0611集團機構(gòu)子項目各成員準(zhǔn)備的資料、個人的預(yù)報告內(nèi)容及其他供討論材料。發(fā)言代表匯總材料。提交上一項目完成報告項目委托方代表評價時所做的記錄及補充意見項目互查意見；項目引深部分的記錄；能力、知識等總結(jié)記錄對新項目所提出的要求及注意事項等的記錄巡視檢查時的各種記錄子項目匯報結(jié)果記錄子項目結(jié)果評價記錄項目5參考性

11、結(jié)論項目互相檢查意見項目引深部分案例項目總結(jié)的能力、知識項目5課件及圖片展示項目7內(nèi)容及要求展示項目5運行三的總結(jié)部分圖片PET打包帶PP、PET、PVC絲線項目5運行三的部分內(nèi)容PP打包帶項目5運行三的部分內(nèi)容續(xù)前PP打包帶PET打包帶項目5運行三的部分內(nèi)容繼續(xù)PET打包帶項目5運行三的部分內(nèi)容項目5運行三的部分內(nèi)容項目5運行三的部分內(nèi)容項目5運行三的部分內(nèi)容項目5運行三的部分內(nèi)容項目5能力訓(xùn)練塑料薄膜手工拉伸實驗： 每人提供長300mm寬30mm的流延PE薄膜兩條，其中一條做拉伸體會性實驗，另一條要求對指定長度200mm進(jìn)行拉伸，并計算 斷裂伸長率。項目5引深部分內(nèi)容 以項目5中的任務(wù)塑料纖維的用途為例，介紹過去所使用的麻繩生產(chǎn)過程，引出現(xiàn)在土地大量占用，而亞麻、線麻的生產(chǎn)需要一定量的土地，而以生產(chǎn)產(chǎn)量低下，要增加產(chǎn)量必與糧食生產(chǎn)矛盾，同時麻使用壽命短。因此，使用塑料纖維是必然的結(jié)果，但仍然存在的問題是“回收、利用”防止污染。因此選擇的材料必須能再利用。 項目6布置六種塑料容器制品材料的分