固態(tài)高聚物動靜態(tài)黏彈性的實驗研究.pdf

1、高聚物是比較典型的黏彈性材料,研究其力學性能時首先就要考慮它的黏彈性,時常將黏彈性分為靜態(tài)黏彈性和動態(tài)黏彈性。高聚物動靜態(tài)黏彈性的影響因素較多,主要有溫度、應(yīng)力、頻率、應(yīng)變和物理老化等。本文首先簡述高聚物的黏彈性以及幾個影響因素和時間-溫度等效原理,然后根據(jù)具體的實驗探討了溫度、應(yīng)力和物理老化對聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)靜態(tài)黏彈性的影響以及溫度、頻率、應(yīng)變和物理老化對橡膠和聚碳酸酯(PC)動態(tài)黏彈性的影響。主要研究工作及結(jié)果如下:

2、r>　　1.在不同溫度和應(yīng)力下對PMMA進行短期蠕變測試。結(jié)果表明,PMMA的等時蠕變速率隨溫度的增加而增大;依據(jù)時間-溫度等效原理,在26MPa的應(yīng)力時,可用26℃的短期(4000s)蠕變?nèi)崃繑?shù)據(jù)來預(yù)估14℃時長達46天的蠕變性能。即時間-溫度等效原理提供了一種材料長期蠕變性能加速表征的方法。隨著應(yīng)力的增加,高聚物由線性黏彈性過渡到非線性黏彈性,在非線性黏彈性階段,蠕變?nèi)崃渴请S著應(yīng)力的增加而增加的;且提高溫度可以減小從線性黏彈性過渡到

3、非線性黏彈性的臨界應(yīng)力。
　　2.對經(jīng)歷不同老化時間的PMMA進行恒速拉伸測試。結(jié)果表明,PMMA的初始瞬時彈性模量和斷裂強度隨老化時間的增加而增加,并趨向其漸近值,其變化規(guī)律滿足Kohlrausch-Williams-Watts(KWW)方程。此外,PMMA的拉伸蠕變測試結(jié)果表明,在一定的老化時間范圍內(nèi),等時蠕變?nèi)崃侩S對數(shù)老化時間的增大而線性減小。
　　3.不同頻率和不同升溫速率下高聚物動態(tài)力學性能溫度譜的測試分析表明,提

4、高測試頻率和升溫速率,測得的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高,且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨頻率的對數(shù)線性增大。
　　4.在不同溫度下對橡膠動態(tài)力學性能進行頻率掃描測試,結(jié)果表明:在30Hz以下時,橡膠的儲能模量和損耗因子可以通過時間-溫度等效原理進行移位;當頻率高于30Hz時,時間-溫度等效原理不再適用。同時,不同頻率下的橡膠動態(tài)力學性能溫度譜測試結(jié)果表明,當頻率高于30Hz時,出現(xiàn)β(次級)轉(zhuǎn)變,使得材料呈現(xiàn)熱流變復(fù)雜性,因而時間-溫度等效原理不再適用