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了解聚合物斷裂和抗拉強度問題

點擊次數:1023更新時間:2020-05-23

聚合物的抗拉強度一般為2080MPa,比金屬低得多,但對比其強度要比金屬的高。它具有一定強度,是由分子間范德瓦爾斯鍵、原子間共價鍵及分子間氫鍵決定的。聚合物的實際強度僅為其理論值的事/200。此與其結構缺陷(如裂紋、雜質、氣泡、空洞和表面劃痕)和分子鏈斷裂不同時性有關。

那么影響聚合物實際強度的因素仍然是其自身的結構,主要的結構因素有:

1)高分子鏈極性大或形成氫鍵能顯著提高強度,如氫氯乙烯極性比聚乙烯大,所以前者強度高,尼龍有氫鍵,其強度又比聚乙烯高。

2)主鏈剛性大,強度高,但是鏈剛性太大,會使材料變脆。

3)分子鏈支化程度增加,因分子鏈間距增大,降低抗拉強度。如低密度聚乙烯支化程度高,其抗拉強度就比高密度聚乙烯的低。

4)分子間適度進行交聯,提高抗拉強度,如輻射交聯的PE(聚乙烯)比未交聯PE的抗拉強度提高一倍;但交聯過多,因影響分子鏈取向,反而隱低強度等。

 

在拉應力作用下,非晶態聚合物(如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氯乙烯)的某些薄弱地區,因應力集中產生局部塑性變形,結果在其表面或內部或在裂紋附近出現閃亮的、細長形的銀紋(Craze)。

銀紋在非晶態聚合物的拉伸脆性斷裂中有重要作用。一般認為,銀紋生成是非晶態聚合物斷裂的先兆。在外力作用下,銀紋質因其內部存在非均勻性(如有外來物質或雜質)而產生開裂,并形成孔洞。隨后形成的孔洞。隨后形成的孔洞與已有的孔洞連接起來,在垂直應力方向上形成微裂紋。微裂紋區連續出現銀紋,使微裂紋相連擴展,引起宏觀斷裂。因此,在工程上非晶態聚合物的斷裂過程,包括外力作用下銀紋和非均勻區的形成、銀紋質的斷裂、微裂紋的形成、裂紋擴展和后斷裂等幾個階段。與金屬材料相比,聚合物形成銀紋類似于金屬韌性斷裂前產生的微孔。

結晶態聚合物的脆性斷裂過程與上述類似。

如果聚合物屈服后局部塑性變形方式為產生剪切形變帶,當剪切形變帶穿越過試樣時,材料就產生韌性剪切斷裂。

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