第八章高聚物的高弹性精选文档.ppt

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1、第八章高聚物的高弹性本讲稿第一页，共三十一页交联点由四个有效链组成交联点由四个有效链组成本讲稿第二页，共三十一页高斯链高斯链 Gaussian chain对孤立柔性高分子链，若将其一端固定在坐标的原点(0,0,0)，那么其另一端出现在坐标(x,y,z)处小体积dxdydz内的几率为：2=3/(2nel2)ne 链段数目l 链段长度本讲稿第三页，共三十一页构象数 The entropy k is Boltzmanns constant C-constant本讲稿第四页，共三十一页仿射形变仿射形变 Affine deformation网络中的各交联点被固定在平衡位置上，当橡网络中的各交联点被固定在

2、平衡位置上，当橡胶形变时，这些交联点将以相同的比率变形。胶形变时，这些交联点将以相同的比率变形。本讲稿第五页，共三十一页本讲稿第六页，共三十一页主伸长比率 1 2 3 形变前，(xi,yi,zi)形变后，(1xi,2yi,3zi)形变前构象熵形变后构象熵The change of entropy本讲稿第七页，共三十一页构象熵的变化整个网链的构象熵变化平均网链数 N本讲稿第八页，共三十一页Isotropic network 各向同性网链均方末端距本讲稿第九页，共三十一页The change of free energy F忽略内能变化基本方程恒温过程中，体系Helmholtz自由能 F的减少等于

3、对外界所做的功 W。Store-energy function F本讲稿第十页，共三十一页Uniaxial elongation 单轴拉伸Incompressible condition 本讲稿第十一页，共三十一页拉伸力拉伸力 f本讲稿第十二页，共三十一页拉伸力拉伸力 f本讲稿第十三页，共三十一页force-elongation ratio relation 力力-伸长比关系伸长比关系本讲稿第十四页，共三十一页应力应力 Stress N0=N/(A0l0)-单位体积内的网链数橡胶状橡胶状态方程态方程1本讲稿第十五页，共三十一页橡胶状态方程橡胶状态方程 2Avogadros number-交联点

4、间链的平均分子量)1()1()1(222rrrs-=-=-=ccAcAMRTMTkNkTMN本讲稿第十六页，共三十一页一般固体物质符合虎克定律1时结论：形变很小时，交联橡胶的应力-应变关系符合虎克定律本讲稿第十七页，共三十一页橡胶形变时体积不变，泊松比为0.5状态方程1改写为E 初始杨氏模量；G-初始剪切模量橡胶状态方程橡胶状态方程3本讲稿第十八页，共三十一页橡胶状态方程总结橡胶状态方程橡胶状态方程1橡胶状态方程橡胶状态方程2橡胶状态方程橡胶状态方程3本讲稿第十九页，共三十一页Comparison of theoretical curve and experimental results本讲稿

5、第二十页，共三十一页 橡胶状态方程的一般修正橡胶状态方程的一般修正（1）前因子修正（非高斯链修正）前因子修正（非高斯链修正）-Prefactor前因子Let本讲稿第二十一页，共三十一页(2)自由末端修正自由末端修正Ideal network假定每个线形分子链交联后都有两个末端形成自由链假定每个线形分子链交联后都有两个末端形成自由链自由链自由链端链端链封闭的链圈封闭的链圈交联前橡胶的数均分子量交联前橡胶的数均分子量本讲稿第二十二页，共三十一页修正后的单位体积内的有效网链数修正后的单位体积内的有效网链数N模量本讲稿第二十三页，共三十一页(3)虚幻网络虚幻网络 Phantom network校正因子

6、A,A1交联点的功能度Phantom IIIn Phantom network by P.J.Flory本讲稿第二十四页，共三十一页Swelling effect 溶涨效应溶剂小分子进入橡胶交联网络，不能将其溶解，只能使其溶涨。体系网链密度降低，平均末端距增加，进而模量下降。溶涨本讲稿第二十五页，共三十一页 Thermoplastic elastomer-TPE交联交联-弹性体（橡胶）具有高弹性的条件之一，如弹性体（橡胶）具有高弹性的条件之一，如果交联点为物理交联，则形成热塑弹性体。果交联点为物理交联，则形成热塑弹性体。兼有橡胶和塑料两者的特性，在常温下显兼有橡胶和塑料两者的特性，在常温下显示

7、高弹，高温下又能塑化成型。示高弹，高温下又能塑化成型。生生产产方方法法聚合方法，得嵌段共聚物，聚合方法，得嵌段共聚物，TPE机械共混法，得共混物，机械共混法，得共混物，Ethylene propylene rubber/PP本讲稿第二十六页，共三十一页Thermoplastic elastomer(TPE)films that are permeable to water vapor,or breathable,are finding increasing use in the medical industryThe higher permeability of urethane-film g

8、loves results in increased comfort and handling compared with vinyl or latex.隔隔离离服服 要要求求透透气气性性本讲稿第二十七页，共三十一页聚氨酯弹性体由长链二醇、二异氰酸酯、短链二醇或二胺合由长链二醇、二异氰酸酯、短链二醇或二胺合成成软段软段硬段硬段软段和硬段发生相分离软段和硬段发生相分离本讲稿第二十八页，共三十一页SBS Styrene-Butadiene-StyreneHardSoftThermoplastic elastomer modified paving grade asphalt binderrehab

9、ilitation,in surface treatment and as waterproofing membrane本讲稿第二十九页，共三十一页Question:With one kind of polymer?Blocks of isotactic polypropylene and blocks of atactic polypropyleneTo form the thermoplastic elastomer本讲稿第三十页，共三十一页本章小结弹性统计理论弹性统计理论 橡胶状态方程橡胶状态方程橡胶状态方程的一般修正橡胶状态方程的一般修正热塑性弹性体热塑性弹性体重点要求：重点要求：掌握橡胶弹性在受力状态下的应力、应变、温度和分掌握橡胶弹性在受力状态下的应力、应变、温度和分子结构之间相互关系。子结构之间相互关系。本讲稿第三十一页，共三十一页