滞后现象：聚合物在交变应力的作用下应变落后于应力的现象。 2、内耗（力学损耗）：如果形变的变化落后于应力的变化，发生滞后现象，则每一个循环变化中就要消耗功，称为内耗。 (1)如果应变完全跟得上应力的变化，拉伸与回缩曲线重合在一起。 (2)发生滞后现象时，拉伸曲线上的应变达不到与其应力相对应的平衡应变值，而回缩曲线上的应变大于与其应力相对应的平衡应变值，在这种情况下，拉伸外力对高聚物所做的功，一方面用来改变分子链段的构象，另一方面用来克服链段间内摩擦所需要的能量。 (3)回缩时，伸展的分子链重新蜷曲起来，高聚物体系对外做功，但分子链回缩时的链段运动仍需克服链段间的摩擦阻力，所以一部分功被消耗掉，转化为热，内摩擦阻力越大，滞后现象越严重，消耗的功也越大，即内耗越大。 高聚物的形变和内耗与温度的关系 A、在Tg以下，高聚物受外力作用主要由键长和键角的改变引起的形变很小，速度很快，几乎完全跟得上应力的变化，δ很小所以内耗很小。 B、温度升高，在向高弹态过渡时，由于链段开始运动，而体系的粘度还很大，链段运动时受到的摩擦阻力比较大，因此高弹形变显著落后于应力的变化，δ较大，内耗也较大。 C、当温度进一步升高时，链段运动比较自由，δ变小，内耗变小。因此在玻璃化转变区域将出现一个内耗的极大值，称为内耗峰。 高聚物的内耗与频率的关系图 (1)频率很低时，高分子的链段运动完全跟得上外力的变化内耗很小，高聚物表现出橡胶的高弹性。 (2)在频率很高时，链段运动完全跟不上外力的变化，内耗也很小，高聚物表现出玻璃态的力学性质。 (3)只有中间区域，链段运动跟不上外力的变化，内耗在一定的频率范围内将出现一个极大值，高聚物表现出粘弹性。 完全同步，相当于弹性 相差900，相当于粘性 欧拉公式： 五、时温等效原理 1、时温等效原理：（粘弹性与时间、温度的关系） 粘弹性是一个力学松弛过程，温度升高ι降低，同一个力学松弛现象既可以在较高的温度下，在较短的时间内观察到，也可以在较低的温度下较长的时间内观察到，升高温度和延长时间对分子运动是等效的。 例：T1T2两个温度下，理想高聚物蠕变柔量对时间        对数曲线 lgt D(t) lgaT T1 T2 将T1曲线lgt沿坐标移lgaT，即与T2线重叠                     D(T1,t1)=D(T2,t2= t1/aT)  lgt lgaT tgδ T1 T2 动态下，降低频率与延长时间等效（高温度）              增加频率与缩短时间等效（低温） 移动因子： T时的松弛时间 参考温度Ts的松弛时间  aT是温度T时的粘弹性参数        转换为参考温度Ts时的粘弹性参数时在时间坐标上的移动量。      利用时间和温度的这种等效关系，不同温度、时间、频率下测得的力学数据相互换算  例：  NR要得到某低温下NR的应力松弛行为，由于温度太低，应力松弛很慢，要得到完整的曲线和数据需要很长时间，此时可利用于时温等效原理，在常温下或较高温度下，测得的应力松弛数据，换算、叠加成低温下的曲线。（叠加曲线见下图） 依据WLF方程： 2、时温等效原理的实用意义： 由不同温度下测得的高聚物松弛模量对时间曲线 绘制应力松弛叠合曲线的示意图 第三节 聚合物的粘弹性 一、粘弹性： 定义：高聚物同时显示有弹性和粘性的性质。   分类 恒定力或形变——静态粘弹性  交变应力或形变——动态粘弹性  应力与应变或应变速率之间存在线性关系——线性粘弹性 1、理想弹性体： 应变的响应是瞬时的，在t=t1时刻加载后应变立即产生，并在t1~t2时间段内维持恒定；在t=t2时刻去载荷后应变马上消失，物体恢复原样。 弹簧形变过程分析——形变对时间不存在时间依赖性。 2、理想的粘性液体： 理想粘壶是在容器内装有服从牛顿流体的液体，应力与应变和时间有关。 粘壶形变过程分析：形变对时间存在依赖性，外力去除后形变完全不能恢复。 粘度 粘壶的应变速率—应力关系图 3、高聚物的粘弹性： 非牛顿流体与弹性体的区别图析： 应变 时间 交联高聚物 理想弹性体 理想粘性体 线性高聚物 应变与时间的关系 4、力学松弛或粘弹现象： 高聚物的力学性质随时间而变化的现象称为力学松弛或粘弹现象。 线性粘弹性：若粘弹性完全由符合虎克定律的理想弹性体和符合牛顿定律的理想粘性体所组合来描述，则称为线性粘性体。 A、高分子的运动特点： （1）分子运动的多样性  （2）分子运动与时间的关系  （3）分子运动与温度的关系 B、分子运动的时间依赖性和温度依赖性 在一定的温度和外力作用下，高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡态需要一定的时间。 二、蠕变和应力松弛 1、蠕变：在恒温下施加一恒定的外力时，材料的形变随时间而逐渐增大的力学现象，反映了材料的尺寸稳定性。 防止蠕变的关键—减少链的质心位移           增加链间的作用力           适当交联           降低链柔顺性 蠕变回复：在一定外力作用下使材料发生形变，再撤去外力而形变逐渐回复的现象。 ε1：撤力一瞬间，键长、键角等次级运动立即回复，形变直线下降 ε2：通过构象变化，熵变造成的形变回复 ε3：分子链间质心位移是永久的，不能回复 2、应力松弛：在恒温下保持一恒定的应变时，材料的应力随时间而逐渐减小的现象 三、波尔兹曼叠加原理 1、高聚物的力学松弛行为是其整个历史上诸松弛过程的线性加和的结果。（试样的形变是负荷历史的函数） 2、蠕变是各个负荷引起蠕变的线性加和。（每个负荷对形变的贡献是独立的） 3、总应力等于历史上引起应力松驰过程的应力松弛过程的加和。 ——预测很宽范围的力学性质（根据有限的实验数据）。 四、动态粘弹性 1、三角函数: 粘性、弹性比较 
第七章 高聚物的力学性质3.ppt