1、. .第一章-第五章1.力學性能：指高聚物受外力作用時的形變行為及其抗破損的性能，它包括彈性、塑性、強度、蠕變、松弛和硬度等。2.應變形變：當材料受到外力作用時，它所處的條件又不能產生慣性移動時，其幾何形狀會發生變化，這種變化就稱為應變。3.應力：定義單位面積上的附加內力為應力，其數值與單位面積上所受的外力相等。Pa 在切應力作用下發生切應變，在正應力作用下材料發生拉伸或壓縮形變。4.對各向同性的材料有三種根本類型的形變：簡單切變、均勻壓縮、簡單拉伸。5.彈性模量：常簡稱為模量，是單位應變所需應力的大小，是材料剛性的表征。 楊氏模量的倒數稱為拉伸柔量，切變模量的倒數稱為切變柔量，本體模量的倒數

2、稱為可壓縮度。6.泊松比：=橫向應變/軸向應變7.高分子材料分子熱運動的特點： 1運動單元和模式的多重性：從運動單元來說，可以分為鏈節運動、鏈段運動、側基運動、支鏈運動、晶區運動以及整個分子鏈運動等。從運動方式來說，有鍵長、鍵角的變化，有側基、支鏈、鏈節的旋轉和搖擺運動，有鏈段繞主鏈單鍵的旋轉運動，有鏈段的躍遷和大分子的蠕動等。 2大分子運動的時間依賴性：高分子材料從一種平衡狀態通過分子運動而轉變到另一種平衡狀態是需要時間的，這種時間演變過程稱作松弛過程，所需時間稱松弛時間。 3分子運動的溫度依賴性：一般規律是溫度升高，各運動單元熱運動能力增強，同時由于熱膨脹，分子間距增加，材料內部自由體積增

3、加，有利于分子運動，使松弛時間縮短。8.A-玻璃態 B-過渡區玻璃化轉變溫度 C-高彈態 D-過渡區粘流轉變區 E-粘流態 Tb-脆化溫度 Tg-玻璃化溫度 Tf-粘流溫度9.交聯聚合物由于分子鏈間存在交聯化學鍵，限制了整鏈運動，因此其特點是不溶、不熔。10.在拉伸過程中，高分子鏈的運動經過以下階段： 1彈性形變 2強迫高彈形變 3塑性形變 永久形變但凡彈性變形都是可逆變形、11.能彈性：由內能變化為主導致的彈性變形稱為能彈性； 熵彈性：由熵變化為主導致的彈性稱為熵彈性。12.彈性變形的力學性能指標主要有： 1彈性模量：是單位應變所需應力的大小 2比例極限： 3彈性極限：材料發生可逆的彈性變形

4、的上限應力值，應力超過此值，材料發生塑性變形。 4彈性比功：是材料開場塑性變形前單位體積所能吸收的彈性變形功，又稱彈性比能或應變比能。13剛度和彈性的區別：剛度表征材料對彈性變形的抗力，彈性模量愈高，剛度也愈高，彈性變形愈困難；彈性那么是表征材料彈性變形能力，通常以彈性比功的上下來區分材料彈性的好壞。14.非理想彈性變形： 1滯彈性(彈性后效)：是指材料在快速加載或卸載后，隨時間的延長而產生的附加彈性應變的性能。這種加載時應變落后于應力而與時間有關的滯彈性也稱為正彈性后效或彈性蠕變。卸載時，如果速度比較大，應變落后于應力的現象稱為反彈性后效。 2粘彈性：粘彈性是指材料在外力作用下，彈性和粘性兩

5、種變形機理都同時存在的力學行為，其特征是應變對應力的響應不是瞬間完成的，需要一個弛豫過程，但卸載后，應變可恢復到初始值，不留下參與變形。 3內耗：加載時吸收的變形功大于卸載時釋放的變形功，因而有一局部變形功被材料所吸收，稱為內耗。15.銀紋：銀紋是高分子材料在變形過程中產生的一種缺陷，由于它的密度低，對光線的反射能力高，看起來呈銀色，因而得名。銀紋產生于高分子高分子材料的弱構造或缺陷部位。在拉應力作用下，材料的弱構造或缺陷部位往往被先拉開，形成亞微裂紋或空洞。這些空洞繼續開展便形成肉眼可見的銀紋。 銀紋化亦可視為一種特殊的屈服行為。屈服和銀紋化與材料的破壞密切相關，是材料最終破壞的前奏。 一些

6、高聚物在較低的應力一般低于屈服應力或環境因素下，其外表或內部出現的許多肉眼可見的有序或無序的微裂紋，當光線以某一角度入射到材料上時，這種微裂紋能反射可見光，是微裂紋所處的材料外表呈銀白色閃光，故這種微裂紋稱為銀紋。銀紋不同于裂紋，裂紋的兩個X開面之間是完全空的，而銀紋面之間是由維系兩銀紋面的銀紋質高度取向的微纖束和空穴組成。 銀紋的形成機理如下：材料在拉應力作用下，局部薄弱處首先發生屈服與冷拉，使局部本體材料高度拉伸取向，但由于其周圍的本體材料并未屈服，局部冷拉中材料的橫向收縮受限制，結果在取向微纖間留下大量的空穴。 銀紋區域首先出現在裂紋前端處，但在裂紋尖端應力作用下，易被劈開，使裂紋得到擴

7、展，因此銀紋的生成也是玻璃態高分子材料斷裂的先兆。16.塑性變形過程中重要力學性能指標：1屈服極限2抗拉強度3伸長率和斷面收縮率17.影響拉伸行為的外部因素：1溫度的影響：溫度升高，分子鏈段熱運動加劇，松弛過程加快，表現出材料模量和強度下降，伸長率變大，應力-應變曲線形狀發生很大變化。2拉伸速率的影響：減慢拉伸速率，一種原來脆斷的材料也可能出現韌性拉伸的特點。減慢拉伸速率與升高環境溫度對材料拉伸行為有相似的影響。18.高聚物的屈服行為：高分子材料發生脆性斷裂時，試樣沒有明顯的變化，斷裂面一般與拉伸方向垂直，斷裂面很光潔；而韌性破壞過程中，當拉伸至屈服點時，試樣常出現與拉伸方向呈約45度角傾斜的

8、剪切滑移變形帶。19.高聚物的屈服點具有以下特征： 1屈服應變大 2屈服后出現應變軟化 3由于高聚物的粘彈性本質，高分子材料的屈服應力有很大的應變速率依賴性，屈服應力隨應變速率的增大而增大。 4屈服應力的溫度依賴性強 5與金屬材料不同，高聚物的屈服強度對流體靜壓力非常敏感，屈服應力隨流體靜壓力的增大而迅速提高。 6屈服應力對高聚物材料的淬火處理很敏感 7高聚物屈服時體積略有縮小，實驗說明非晶態高聚物的屈服無論在拉伸或壓縮試驗時，都是材料的密度增加約0.25。 8壓縮屈服應力比拉伸屈服應力大，這種現象叫鮑辛格效應。20.高聚物的繼續屈服將包括以下五種可能的現象： 1屈服后應變增加，應力反而不大的

9、下跌，出現應變軟化現象 2呈現各種不同類型的塑性不穩定性，其中最為熟知的是細頸現象 3塑性變形產生熱量，如不馬上除去，試樣溫度增加，試樣變軟，加速塑性不穩定性，特別是在高應變速率時 4當形變繼續增大時，發生“取向硬化現象，應力急劇增加 5試樣斷裂21.冷拉伸：結晶聚合物也能產生強迫高彈形變，這種在較低溫度下出現細頸的不均勻拉伸形變稱為“冷拉伸。22.實現強迫高彈形變和冷拉伸的條件： 1材料屈服后應表現出軟化效應 2擴大應變時應表現出材料硬化效應23.當高的應力作用于高聚物使之產生大形變時，除了通常的焦耳效應外，施加于試樣的能量將以幾種方式被吸收：1由于對抗粘性而做功，生成不可回復的摩擦熱2由于

10、對抗分子鏈構象的改變二而釋放的熵熱3用于改變材料內能的儲存和釋放4由于分子鏈斷裂生成自由基5由于生成裂紋或空洞而增加的新外表24.典型高彈形變特點：1小應力作用下彈性形變很大2升溫時，高彈形變的彈性模量與溫度成正比，即溫度升高，彈性應力也隨之升高，而普通彈性體的彈性模量隨溫度升高而下降3絕熱拉伸快速拉伸時，材料會放熱而使自身溫度升高，金屬材料那么相反4高彈形變有力學松弛現象，而金屬彈性體幾乎無松弛現象高彈性的本質是熵彈性，即高彈形變主要引起體系的熵變；而普彈性的本質是能彈性，即普彈形變主要引起體系的內能變化。25.高彈性與分子構造的關系： 1高彈性與柔性：只有在室溫下不易結晶的柔性高聚物，才有

11、可能成為具有高彈性的橡膠 2分子量對高彈性的影響：分子鏈愈長，鏈段數愈多，分子鏈愈柔順，鏈段熱運動愈容易；而且分子量愈大，其分子鏈間的物理纏結點愈多，鏈與鏈之間就不容易滑動，故有利于提高彈性 3交聯與高彈性的關系：常用的化學交聯劑是硫。所謂的物理交聯是指通過分子間或鏈段間的次價力來實現交聯26. 提高橡膠耐熱性：1改變橡膠的主鏈構造，2改變取代基的構造，3改變交聯鏈的構造改善橡膠耐寒性：耐寒性缺乏的原因是由于在低溫下橡膠會發生玻璃化轉變或發生結晶，從而導致橡膠變硬、變脆或喪失彈性。通過破壞鏈的規整性來降低聚合物的結晶能力，提高耐寒性，改善彈性，雖是一個有效而常用的方法，但是對于任何硫化橡膠來說

12、，除了彈性要求外，還必須有較高的強度。可是聚合物的結晶能力降低顯然有損與強度，因此用降低結晶能力來改善橡膠的耐寒性時，必須兼顧其強度。27.蠕變：在較小的恒定應力作用下，物體的形變隨時間逐漸開展，最后到達平衡的現象。如果在一定時間后，將應力除去，形變隨時間而變化，叫做蠕變回復。蠕變反映制品的尺寸穩定性28.普彈形變：當高分子材料受外力作用時，分子鏈的內部鍵長和鍵角立刻發生變化，這種形變量是很小的，稱為普彈形變。29.應力松弛：使一高彈體迅速產生一形變，物體內產生一定的應力，在保持形變不變的情況下，此應力那么隨時間而逐漸衰減。這種在固定形變下，應力隨時間衰減的現象叫做應力松弛。應力松弛對密封件來

13、說，決定它們的使用壽命30.影響蠕變和應力松弛的因素： 1溫度的影響：溫度愈高，高聚物的蠕變柔量隨時間開展愈快。因為在玻璃態高聚物中，鏈段運動比較困難，蠕變柔量以普彈柔量為主，隨時間的變化小；在高彈態時，鏈段容易運動，以高彈柔量為主的蠕變柔量很快接近于平衡值，因此在觀察時間范圍內，蠕變速率很低；而在玻璃化轉變區，鏈段運動的松弛時間與觀察時間處于一樣的數量級，隨鏈段運動對外力逐漸作出響應，蠕變柔量變化很大，因而蠕變速率極大。 同理，溫度愈高，高聚物的應力松弛模量隨時間衰減愈快，觀察時間范圍一樣時，應力松弛速率也在玻璃化溫度到達極大值。 2應力或應變的影響：當高聚物所受的恒定應力低于其斷裂強度時，

14、它在任一時刻的蠕變柔量與作用力的大小應該無關。但是，實際上當作用力足夠大時，蠕變柔量隨作用力的增加而極具增加，甚至發生蠕變斷裂。 同理在應力松弛中，恒定應變較小時，高聚物在一定觀察時間內應力松弛模量與應變的大小無關，但當恒定應變超過某一臨界值時，應力松弛模量將隨應變值的增大而明顯下降。 3流體靜壓力影響 4熱處理的影響 5分子量的影響 6分子鏈剛性和交聯的影響 7結晶的影響 8取向 9增塑、共聚、共混及填料的影響31.動態粘彈性: 1滯后現象：即應變隨時間的變化一直跟不上應力隨時間的變化。高聚物的滯后現象與其本身的化學構造有關，一般剛性分子的滯后現象小，柔性分子的滯后現象嚴重。同時，滯后現象還

15、受外界條件的影響，如果外力作用的頻率低，鏈段來得及運動，滯后現象很小；假設外力作用頻率很高，鏈段根本來不及運動，聚合物好似一塊剛硬的材料，滯后現象也很小，只有外力作用的頻率不太高時，鏈段可以運動，但又跟不上作用力的變化，才出現較明顯的滯后現象。 2力學損耗:由于形變的變化落后于應力的變化而發生滯后現象，因此橡膠的拉伸與回縮不是沿同一曲線進展的，高聚物在一次拉伸與回縮的循環過程中能量的收支不平衡，即每一循環變化中要消耗功，稱為力學損耗，或內耗。內耗的大小與高聚物本身的構造有關P7832.高分子材料的斷裂模式：P83 1直接加載下斷裂 2疲勞斷裂 3蠕變斷裂 4環境應力開裂 5磨損磨耗33.脆性斷

16、裂：材料斷裂前根本上不產生明顯的宏觀塑性變形，沒有明顯的預兆，往往表現為突然發生的快速斷裂過程。韌性斷裂：材料斷裂前及斷裂過程中產生明顯宏觀塑性變形的斷裂過程。斷裂面呈光滑者為脆性斷裂，斷裂面呈粗糙狀者為韌性斷裂34.高聚物韌-脆轉變影響因素： 1溫度 2應變速率 3分子量 4支化 5交聯 6增塑35.主價鍵化學鍵源于原子間的相互作用，鍵能較高；次價鍵源于分子間的相互作用，鍵能較低，也稱范德華力。36.本征破裂能：使單位截面破壞產生兩個新外表所需的能量，叫做材料的本征破裂能。37.高分子材料的強度破壞本質是主價鍵的斷裂引起的。38.高分子抵抗斷裂的能力成為高分子的強度。高聚物之所以具有抵抗外力

17、破壞的能力，主要依靠分子內的化學鍵合力及分子間的范德華力和氫鍵。如果高分子鍵的排列方向是平行于受力方向的，那么斷裂時可能是化學鍵的斷裂或分子間的滑脫，如果高分子鏈的排列方向是垂直于受力方向的，那么斷裂時可能是范德華力或氫鍵的破壞。39.高分子的實際強度一般只有理論強度的1/100，其原因是高聚物的分子鏈不是像假設的那樣整齊排列的，每根分子鏈受力也不可能是均勻的，斷裂時不是每根分子鏈都同時到達其理論強度值。實際上，材料的破壞往往是從最薄弱處開場的，并引起該處應力集中，繼而使破壞進一步開展，最后材料遠不到其理論強度值就斷裂了。40.高聚物的主要力學強度：1抗拉強度：是將試片在拉力機上施以靜態拉伸負

18、荷，使其破壞斷裂時的載荷。2抗彎曲強度：也叫彎曲強度，是指采用簡支梁法將試樣放在兩支點上，在兩支點間的試樣上施加集中載荷，使試樣變形直至破裂時的載荷。3抗壓強度：也叫壓縮強度，是指在試樣上施加載荷至破裂對脆性材料而言或產生屈服現象對韌性材料而言時，原單位橫截面積上所能承受的載荷。4疲勞強度：在試樣上施加交變循環外力，試樣承受循環應力而產生循環應變，以致使試樣力學性能減弱或破壞。5沖擊強度：是材料在高速沖擊狀態下的韌性或抗斷裂的度量。41.影響高聚物的強度因素：1化學構造：材料的強度取決于主價鍵和次價鍵，因此高分在材料的化學構造是影響其強度的根本因素。增加取代基的極性或產生氫鍵可使強度提高，極性

19、基團或氫鍵密度越大，強度越高。2分子量：分子量是對高分子材料力學性能包括強度、彈性、韌性起決定性作用的構造參數。低分子有機化合物一般沒有力學強度多為液體，高分子材料要獲得強度，必須具有一定的聚合度，使分子間作用力足夠大才行。3結晶：結晶對高分子材料力學性能的影響也十分顯著，主要影響因素有結晶度、晶粒尺寸和晶體構造。一般影響規律是：隨著結晶度上升，材料的屈服強度、斷裂強度、硬度、彈性模量均提高，但斷裂伸長率和韌性下降，結晶使聚合物變硬變脆。均勻小球晶能使材料的強度、伸長率、模量和韌性得到提高，而大球晶將使斷裂伸長和韌性下降。伸直鏈晶體的拉伸強度最大，串晶次之，球晶最小。4交聯：交聯一方面可以提高

20、材料的抗蠕變能力，另一方面也能提高斷裂強度。一般認為，對于玻璃態聚合物，交聯對脆性強度的影響不大，但對高彈態材料的強度影響很大。5分子取向：取向對聚合物力學性能最突出的影響是取向使材料產生各向異性和在取向方面上的增強。6溫度與形變速率：通常在低溫下發生脆性破壞，提高溫度可轉化成延性破壞。當拉伸速率非常快時，由于鏈段運動跟不上，交聯橡膠似硬性固體，呈脆性破壞，強度高，應變很小；當拉伸速率較慢時，呈橡膠態，強度較低，應變較大。7應力集中物：缺陷的存在將使材料受力時內部壓力分布不平均，缺陷附近范圍內的應力急劇地增加，遠遠超過壓力平均值，這種現象叫做應力集中，缺陷就是應力集中物。實驗證明，纖維直徑減小

21、，其強度增加，這說明纖維直徑減小有利于減小纖維表里的差異，降低缺陷出現的概率。銳口的小裂縫甚至比鈍口的較大缺陷更為有害，因為它造成更大的應力集中，致使材料從小裂縫開場產生破壞。8填料和增塑劑：普遍認為填料對高聚物強度的影響主要取決于填料的體積效應，化學吸附和物理吸附作用。 增塑劑的參加對高聚物起了稀釋作用，減少了高分子鏈之間的作用力，因而強度降低，強度的降低值與增塑劑的參加量約成正比。42.高分子材料強化原理：1在大分子鏈中引入極性基團或能形成氫鍵的基團，可以增加大分子鏈之間的相互作用力，從而提高強度。2對高聚物鏈段進展適度的交聯，可以提高強度。3提高高聚物的結晶度，可是大分子鏈間作用力增強，

22、提高材料的強度。4通過定向聚合制備構造規整均一的高聚物，提高高分子材料構造的均一性，從而提高材料強度。5利用填料填充增強改性。43.抗沖擊強度：指標準試樣受高速沖擊作用斷裂時，單位斷面面積或單位缺口長度所消耗的能量。測定材料抗沖擊性能的實驗方法有：1高速拉伸實驗；2落錘式沖擊實驗；3擺錘式沖擊實驗試樣帶缺口的目的是為了在缺口附近造成應力集中，使塑性變形局限在缺口附近不大的區域內，并保證在缺口處發生斷裂以便正確測定材料承受沖擊載荷的能力44.高分子材料的增韌改性P13045.疲勞：是在動態使用過程中，材料出現的破壞行為，直接關系到塑料和橡膠制品的耐久性和平安性。 疲勞破壞：指材料在低于其破壞強度

23、的條件下，在承受周期性應力或應變過程中，材料外表或內部產生微觀損傷，并逐漸開展至宏觀裂紋直至斷裂的現象。46.變動應力：變動載荷在單位面積上的平均值稱為變動應力，通常分為周期變動應力和隨機變動應力兩大類。47.疲勞破壞的特點： 1疲勞斷裂是在低應力下的脆性斷裂。 2疲勞斷裂屬于延時斷裂。 3疲勞過程是一個損傷累積的過程。 4疲勞斷裂從微觀上看經歷了疲勞裂紋萌生，裂紋穩態擴展和裂紋失穩擴展三個階段。48.疲勞壽命：機件疲勞失效前的使用時間。第八章1.介電性：高聚物在外電場作用下出現的儲存和損耗的性質，稱為介電性。2.極化：在外電場的作用下，電介質分子中電荷分布所發生的相應變化稱為極化。包括電子極

24、化，原子極化，取向極化等。 電子極化：外電場作用下分子中每個原子的價電子云相對原子核的位移。電子極化在所有介質中存在 原子極化：電場作用下原子核之間的相對位移。這兩種極化的結果將使分子的電荷分布變形，因此統稱為變形極化或誘導極化3.取向極化發生在具有永久偶極矩的極性分子中，在無外電場時，由于分子的熱運動，偶極矩的指向是比較混亂的，所以總的平均偶極矩較小，甚至為零。當有外電場時，極性分子除了誘導極化外，還會發生轉動而沿電場方向排列，產生分子取向。4.介電系數反映了電介質儲存電荷和電能的能力，介電系數越大，極板上產生的感應電荷和儲存的電能越多。5.影響高聚物介電系數的因素： 1高聚物分子構造：分子

25、極性越大，極化程度越大，介電系數越大。分子構造對稱性越高，介電系數越小。交聯使分子取向活動困難，降低了介電系數，支化可使分子間作用力減弱，介電系數升高。 2外加電場頻率 3溫度的影響：溫度只與取向極化有關：一方面溫度升高，分子間作用力減低，粘度減小，有利于取向，極化加強；另一方面溫度升高，分子熱運動劇烈，不利于取向而使極化減弱。溫度不可太高6.電損耗：電介質在交變電場中極化時，會因極化方向的變化而損耗局部能量發熱，稱為電損耗。介電損耗產生的原因有兩個方面：一為電導損耗，是指電介質所含的微量導電載流子能夠攜帶電子的自由粒子在電場作用下流動時，因抑制電阻所消耗的電能。這局部損耗在交變電場和恒定電場中都會發生。由于通常聚合物導電性很差，故電導損耗一般很小。二為極化損耗，這是由于分子偶極子的取向極化造