第六节高聚物的屈服、第六节高聚物的屈服、断裂和强度断裂和强度24/10/242高分子材料加工基础研究内容研究对象聚合物的极限性质，即在较大外力的持续作用或强大外力的短时作用后，聚合物发生大形变直至宏观破坏或断裂。主要内容一、高分子材料的拉伸应力-应变特性二、高聚物的屈服三、高分子材料的断裂和强度24/10/243高分子材料加工基础一、高聚物的拉伸特性一、高聚物的拉伸特性拉伸特性的研究方法拉伸特性的研究方法研究材料强度和破坏的重要实验手段是测量材料的研究材料强度和破坏的重要实验手段是测量材料的拉拉伸应力伸应力--应变特性应变特性。。将材料制成标准试样，如图将材料制成标准试样，如图6-16-1所示，以所示，以规定的速度规定的速度均均匀拉伸，测量试样上的应力、应变的变化，直到试样匀拉伸，测量试样上的应力、应变的变化，直到试样破坏。破坏。图6-1哑铃型标准试样24/10/244高分子材料加工基础1.11.1典型高聚物的拉伸特性典型高聚物的拉伸特性玻璃态高聚物的应力-应变曲线结晶态高弹态24/10/245高分子材料加工基础曲线特性分析曲线特性分析（信息？）（信息？）图6-2玻璃态或结晶态高聚物的应力-应变曲线Y:屈服点B:断裂点A:弹性极限点BdW0应变软化应变硬化冷拉24/10/246高分子材料加工基础形变过程形变过程弹性形变-屈服-应变软化-冷拉-应变硬化-断裂弹性形变-屈服-应变软化-冷拉-应变硬化-断裂从分子运动机理解释上述过程从分子运动机理解释上述过程24/10/247高分子材料加工基础1.1.11.1.1应变软化应变软化应变软化：应变软化：当应力超过屈服应力当应力超过屈服应力σσAA后，应力与应变不再保持线性后，应力与应变不再保持线性关系，到达关系，到达YY点，应力达到最大值，此时非晶态高聚点，应力达到最大值，此时非晶态高聚物的物的链段开始运动链段开始运动，卷曲的分子链沿拉伸方向伸展，，卷曲的分子链沿拉伸方向伸展，结晶态高聚物的结晶态高聚物的微晶微晶也也进行重排进行重排，甚至某些晶体可能，甚至某些晶体可能破裂，发生取向，出现较大应变，而应力几乎不变或破裂，发生取向，出现较大应变，而应力几乎不变或先降低后不变。先降低后不变。24/10/248高分子材料加工基础1.1.21.1.2冷拉伸冷拉伸冷拉伸冷拉伸高聚物材料在低温下（非晶高聚物低于高聚物材料在低温下（非晶高聚物低于TgTg，结晶高聚物，结晶高聚物低于低于TmTm），受外力作用而产生大形变的现象。），受外力作用而产生大形变的现象。这种大形变在外力撤消后不回复，通过适当升温（T＞Tg或Tm）仍可恢复或部分恢复，属于强迫高弹形变。冷拉伸时试样的变化冷拉伸时试样的变化24/10/249高分子材料加工基础冷拉伸的微观机理冷拉伸的微观机理非晶态聚合物当温度处于Tb＜T＜Tg时，被冻结的链段在外力作用下强迫运动，产生大变形。结晶聚合物在温度处于Tb＜T＜Tm区间发生冷拉伸时，除了非晶态的链段发生强迫高弹形变，还包括晶区的微晶在应力作用下使原有的结晶结构破坏，球晶、片晶被拉开分裂成更小的结晶单元，分子链从晶体中被拉出、伸直，沿着拉伸方向排列形成的大形变的过程。24/10/2410高分子材料加工基础冷拉伸微观机理分析图球晶内部晶片拉伸变化示意图24/10/2411高分子材料加工基础1.1.31.1.3应变硬化应变硬化应变硬化：应变硬化：在应力的继续作用下，从大量的分子链段取向运动发在应力的继续作用下，从大量的分子链段取向运动发展到整条分子链取向排列，取向后分子链排列紧密规展到整条分子链取向排列，取向后分子链排列紧密规整，被破坏的微晶取向从而形成新的结晶，使材料的整，被破坏的微晶取向从而形成新的结晶，使材料的强度进一步提高。此时应变变化不大，而应力又急剧强度进一步提高。此时应变变化不大，而应力又急剧增加，直至断裂。增加，直至断裂。24/10/2412高分子材料加工基础1.21.2影响高聚物拉伸特性的因素影响高聚物拉伸特性的因素(a)温度的影响a:T
