高聚物的拉伸實驗和拉伸行為

高聚物的拉伸實驗和拉伸行為

大多數高聚物都有屈服現象。所謂冷拉伸是高聚物在低溫下(非晶態高聚物是T_g以下，晶態高聚物是T_m以下)被拉伸并屈服生成*的現象。這種現象既不*同于玻璃化溫度以上的大形變(高彈性形變或塑性形變)也不同于高溫下的粘性流動，這是一種*的力學行為。

一、線性非晶高聚物伸應力－應變特性

                            表 線性非晶高聚物的應力－應變曲線各段特征

二、結晶高聚物的應力應變特性

                     表 結晶高聚物的應力－應變曲線各段特征

無論是無定形高聚物，還是結晶性高聚物都能冷拉伸，但無定形高聚物在稍稍低于玻璃化溫度時，zui容易冷拉伸，在玻璃化溫度或高于玻璃化溫度時，就以不產生強頸的形式伸和。在低于玻璃化溫度時非晶態高聚物是處于玻璃態的，但它在一定應力條件下竟能產生高達百分之幾百的大形變。當外力除去后，大形變不回復，只有對應于應力－應變曲線起始而直線部分的形變(普彈形變)可以回復，但是只要在除去外力作用后，將冷拉的高聚物加熱支玻璃化溫度以上，大形變也可慢慢回復。這說明玻璃態高聚物的大形變本質上與高彈態的大形變一樣，它是由于卷曲的高分子鏈伸直引起的形變，在玻璃化溫度以下，由于鏈段運動被凍結，形變不右回復，當加熱到鏈段具有足夠的活動能力時，形變即可回復。這種高彈形變是在較大的外加應力作用下產生的，因此稱為強迫高彈性。

強迫高彈性產生的原因是由于外力的作用減小了在作用力方向上高分子鏈段運動的松弛時間，使得在玻璃態被凍結的鏈段能超過位壘而運動，松弛時間t與外應力s之間有如下關系

               （7－5）

式中DE是活化能，g是與材料有關的常數。由式可見s越大，t越小，s降低了活化能。當應力增加致使松弛時間減少到與外力作用時間同一數量級時高聚物就產生強迫高彈變形。

結晶高聚物從遠低于玻璃化溫度度時直到熔點附近都能發生冷拉。由于冷拉使原有的結晶結構破壞，片晶也被拉開分裂成更小的結晶單元，沿著拉伸方向排列，甚至分子鏈從晶體中全部拉出伸直。在應力－應變曲線上出現的應變硬化，可能與分子鏈重新結晶有關。

并不是所有有屈服點的高聚物材料都能發生冷拉伸。分子量較低的高聚物，在屈服點后就會破壞。這是由于短的分子不可能充分取向以達到防止材料破壞的程度。另外，形變速率過高，高聚物材料也無法進行冷拉伸，因為形變速度過快，分子鏈沒有足夠的時間松弛，相反會因應力集中而使材料早破壞。

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