【分享】高聚物的力学性能（一）

常用术语：
力学行为：指施加一个外力在材料上，它产生怎样的形变（响应）

形变性能：非极限情况下的力学行为

断裂性能：极限情况下的力学行为

弹性：对于理想弹性体来讲，其弹性形变可用虎克定律来表示，即：应力与应变成正比关系，应变与时间无关

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

高弹性：小的应力作用下可发生很大的可逆形变，是由内部构象熵变引起的，所以也称熵弹性（橡胶具有高弹性）

静态力学性能：在恒应力或恒应变情况下的力学行为

动态力学性能：物体在交变应力下的粘弹性行为

应力松弛：在恒应变情况下，应力随时间的变化

蠕变：在恒应力下，物体的形变随时间的变化

强度：材料所能承受的应力

韧性：材料断裂时所吸收的能量

表征材料力学性能的基本物理量

高聚物力学性能的特点
1．高聚物材料具有所有已知材料可变性范围最宽的力学性质，包括从液体、软橡皮到很硬的固体，各种高聚物对于机械应力的反应相差很大，例如：
PS制品很脆，一敲就碎（脆性）
尼龙制品很坚韧，不易变形，也不易破碎（韧性）
轻度交联的橡胶拉伸时，可伸长好几倍，力解除后基本恢复原状（弹性）
胶泥变形后，却完全保持新的形状（粘性）
高聚物力学性质的这种多样性，为不同的应用提供了广阔的选择余地

2.高聚物力学性能的最大特点是
高弹性和粘弹性

（1）高聚物的高弹性：是由于高聚物极大的分子量使得高分子链有许多不同的构象，而构象的改变导致高分子链有其特有的柔顺性。链柔性在性能上的表现就是高聚物的高弹性。它与一般材料的普弹性的差别就是因为构象的改变；形变时构象熵减小，恢复时增加。内能在高弹性形变中不起主要作用（它却是普弹形变的主要起因）

（2）高聚物的粘弹性：指高聚物材料不但具有弹性材料的一般特性，同时还具有粘性流体的一些特性。弹性和粘性在高聚物材料身上同时呈现得特别明显。
高聚物的粘弹性表现在它有突出的力学松弛现象，在研究它的力学性能时必须考虑应力、应变与时间的关系。温度对力学性能也是非常重要的因素

描述粘弹性高聚物材料的力学行为必须同时考虑应力、应变、时间和温度四个参数。高聚物材料的力学性能对时间和温度的强烈依赖性是研究其力学性能中要着重弄清的问题，也是进行高聚物材料的测试及使用时必须十分注意的问题。

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