第九章、聚合物的力学性质
一、名词解释。
粘性、普弹性、剪切带、银纹现象
二、简答题。
1、试阐述引起高聚物银纹现象的原因。
2、玻璃态聚合物的拉伸。
3、晶态聚合物的冷拉原因？
4、玻璃态聚合物的拉伸与结晶聚合物的拉伸有哪些相似之处和不
参考答案
一、名词解释。
粘性：在外力作用下，分子与分子之间发生位移，理想的粘性流体其流动形变可用牛顿定律来描述，应力与应变速率成正比
普弹性：大应力作用下，只产生小的、线性可逆形变，它是由化学键的键长，键角变化引起的。与材料的内能变化有关：形变时内能增加，形变恢复时，放出能量，对外做功（玻璃态，晶态，高聚物，金属，陶瓷均有这种性能），普弹性又称能弹性
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。
银纹现象：银纹现象为聚合物所特有，是聚合物在张应力作用下，于材料的某些薄弱部分出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向，以至在材料表面或内部垂直于应力方向上出现长度为100μm，宽度为10μm左右，厚度为1μm的微细凹槽现象。
三、简答题
1、引起高聚物银纹的基本原因有两种：
（1）一种是力学因素，张应力的存在容易造成银纹，而纯压缩力不产生银纹。
张应力引起的银纹一般出现在试样的表面或接近表面处，银纹中高聚物呈塑性变形，高分子链沿应力方向取向并吸收能量。由于局部的高度拉伸应变造成很大的横向收缩，这种横向收缩远大于材料整体的横向收缩，致使在银纹内产生许多空体积。由于银纹质的取向方向与应力方向一致，因此银纹的平面垂直于张应力方向。
（2）另一种是环境因素，例如与某些化学物质接触产生多轴向应力。环境因素诱发银纹与材料的内应力有关。银纹的分布与应力银纹不同，通常呈不规则排列。
原因或者可以这样解释：
a是高聚物受到张应力作用时，在材料某些薄弱环节上应力集中，而产生局部塑性形变，而在材料表面或内部出现垂直于应力方向的微细凹槽或“裂纹”的现象
b环境因素也会促进银纹产生，化学物质扩散到高聚物中，使微观表面溶胀或增塑，增加分子链段的活动性，玻璃化温度下降促进银纹产生，另外，试样表面的缺陷和擦伤处也易产生银纹，或起始于试样内部空穴或夹杂物的边界处，这些缺陷造成应力集中，有利于银纹产生
2、玻璃态聚合物的拉伸
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形变，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形变，可称之为强迫高弹性。
在Tg以下，由于聚合物处于玻璃态，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，一般材料在发生脆性断裂之前只发生很小的形变。而在材料屈服之后的断裂，则称为韧性断裂。
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晶态聚合物“冷拉”的原因：
Tm以下，冷拉：拉伸成颈（球晶中片晶的变形）
非晶态：Tg以下冷拉，只发生分子链的取向
晶态：Tm以下，发生结晶的破坏，取向，再结晶过程，与温度、应变速率、结晶度、结晶形态有关。
4、玻璃态聚合物的拉伸与结晶聚合物的拉伸相似之处：
两种拉伸过程均经历弹性变形、屈服、发展大形变以及应变硬化等阶段，其中大形变在室温时都不能自发回复，而加热后则产生回复，故本质上两种拉伸过程造成的大形变都是高弹形变。该现象通常称为“冷拉”。
两种拉伸过程又有区别：
产生冷拉的温度范围不同，玻璃态聚合物的冷拉温度区间是Tb到Tg，而结晶聚合物则为Tg至Tm；另一差别在于玻璃态聚合物在冷拉过程中聚集态结构的变化比晶态聚合物简单得多，它只发生分子链的取向，并不发生相变，而后者尚包含有结晶的破坏，取向和再结晶等过程。
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