7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
4. 硬度
硬度是衡量材料表面抵抗机械压力的能力的一种
指标。常见的硬度有布氏、洛氏、和邵氏等名称，通 常布氏硬度最为常见。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
三、 屈服现象
1. 应力与应变曲线
图7－9
玻璃态和结晶态高聚物的应力-应变曲线
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
五、高聚物的强度与破坏 1. 脆性断裂与韧性断裂
（1） 应力-应变曲线：如果材料只发生普弹形变，在
屈服之前就发生断裂，则这种断裂为脆性断裂；如果材
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（2） 不相同点： ① 冷拉温度范围不同 a. 玻璃态高聚物拉伸温度区间是：Tb－Tg
b. 结晶态高聚物拉伸温度区间是：Tg－Tm
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
②
本质差别
a. 玻璃态高聚物只发生分子链的取向，不发生相变
b. 结晶态高聚物发生结晶的破坏，取向，再结晶。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（1）当T<<Tg是，应力与应变成正比，最后应变
不到10%就发生断裂的（曲线①），称为脆性断裂。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（2）当温度稍升高些，但仍在Tg以下，曲线②上出现了一
个屈服点B，过了B点，应力反而下降，试样应变增大，继续拉
伸，试样将发生断裂，总的应变不超过20%，称为韧性断裂。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（1） B点以前是弹性部分，应力与应变成正比，去 除应力，材料可恢复原样，不产生永久形变，由直线 的斜率可求出材料的弹性模量。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（2） B点以后，材料呈现塑性行为，去除应力，材
料无法复原，留有永久形变。 B 点为屈服点，对应的
根据材料受力的方式，将各向同性材料分为三类：
a. 拉伸应力和拉伸应变
b. 剪切应力和剪切应变 c. 围压力和压缩应变
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
2. 弹性模量
对于理想的弹性固体，应力与应变关系服从虎克定
律：弹性模量=应力/应变 上述三种类型的弹性模量相应地为： （1）杨氏模量：E=σ/ε （2）剪切模量：G=σs/γ （3）体积模量：B=P×V0/ΔV
3. 聚合物的力学松弛－粘弹性
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
一、 描述力学性质的基本物理量
1. 应力与应变
（1）应力：单位面积上的附加内力，其值与单位面 积上所受的外力相等。 （2）应变：当材料受到外力时，其几何形状和尺寸 将发生变化，这种变化称为应变。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
应力称为屈服应力或屈服强度。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
屈服点之后，应力有所下降，在较小的负荷下即可产生形 变，称为应变软化。之后应力几乎不变的情况下应变有很大 程度的增加，最后应力又随应变迅速增加，直到材料断裂。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
四、几类高聚物的拉伸行为 1. 玻璃态高聚物的拉伸
较长的平台，直到试样断裂前，曲线又出现急剧的上升。
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2. 结晶态高聚物的拉伸
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（1）应力随应变线性增加，试样被均匀的拉长， 伸长率可达百分之几到十几。
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（2）到B点后，被拉伸的试样出现一个或几个“细颈”，
高分子的力学性能
Polymer Mechanical Properties
引 言
高聚物作为材料使用时，总是要求高聚物具有必 要的力学性能，可以说，对于其大部分应用而言，力 学性能比高聚物的其他物理性能显得更为重要。
引 言
随着高分子材料的大量应用，人们迫切需要了解 和掌握聚合物的力学性质的一般规律和特点及其与结 构之间的关系，以恰当选择所需要的高分子材料，正 确地控制加工的条件以获得所需的力学性能，并合理
使用。
引 言
高分子材料具有所有已知材料中可变性范围最宽 的力学性质，包括从液体、软橡胶态到刚性固体。然 而，与金属材料相比，高分子材料对温度和时间的依 赖型要强烈得多，表现为高分子材料的粘弹性。高分 子材料的这种力学行为显得复杂而有趣，为不同的应 用提供了广阔的选择余地。
内容提要
1. 玻璃态和结晶态聚合物的力学性质 2. 高弹态聚合物的力学性质
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（3）当温度升高到Tg以下几十度范围内，如曲线③，过
了屈服点后，应力先降后升，应变增大很多，直到C点断裂，
C点的应力称为断裂应力，对应的应变称为断裂伸长率ε 。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
（4）当温度升至Tg以上，试样进入高弹态，在应力不大
时，就可发生高弹形变，如曲线④，无屈服点，而呈现一段
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
2. 弯曲强度（挠曲强度） 弯曲强度是在规定试验条件下，对标准试样施力。 静弯曲力矩直到试样折断为止 。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
3. 冲击强度 冲击强度是衡量材料韧性的一种强度指标，表征 材料抵抗冲击载荷破坏的能力。通常定义为试样受冲 击载荷而折断时单位载面积所吸收的能量。
细颈部长不断扩展，直到整个试样完全细变为止，在这个
阶段，应力变化不大，而应变增加幅度很大。
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பைடு நூலகம்
（3）变为细颈的试样重新被均匀拉伸，直到出现断裂 。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
比较玻璃态高聚物的拉伸与结晶态高聚物的拉伸相同点与区别
（ 1） 相同点：两种拉伸过程都经历弹性变形，屈 服（“成颈”），发展大形变，应变硬化。断裂前的大 形变在室温时都不能自发恢复，加热后才能恢复原状态。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
3. 机械强度 机械强度是材料力学性能的重要指标，它是指材 料抵抗外力破坏的能力。机械强度的测试是参照国际 标准和本国标准进行。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
二、 几种常用力学性能的指标 1. 拉伸强度 拉伸强度是在规定的试验温度、湿度和试验速度 下，在标准试样上沿轴向施加拉伸载荷，直到试样被 拉断为止。