t1
t2
t
0 应力
E1 普弹形变模量
图1 理想弹性体（瞬时蠕变）普弹形变
b.高弹形变
链段运动
（t） 0 (t<t1) t/
（t）
t
外力除去， 逐渐回复
(t)=
E
（ 1 e ） 松弛时间
2
=2/E2
0 (t→) E2-高弹模量 特点:高弹形变是逐渐回复的.
t1
t2
图l-11所示，当突然施加一应力σo于 拉伸试样时，试样立即沿0A线产生瞬时 应变Oa。如果低于材料的微量塑性变形 抗力，则应变Oa只是材料总弹性应变OH 中的一部分。应变aH只是在σo长期保 持下逐渐产生的，aH对应的时间过程为 图1-11中的ab曲线。
ห้องสมุดไป่ตู้
恒定应力σo
卸载时，如果速度也比较大，则当应力下降为零时， 只有应变eH部分立即消逝掉，而应变eO是在卸载后逐渐去 除的，这部分应变对应的时间过程为图中的cd曲线。
线形非晶态聚合物在Tg以上单轴 拉伸的典型蠕变及回复曲线
2. 聚合物的蠕变现象
从分子运动和变化的角度来看，蠕变过程分为： a.普弹形变 （t）
从分子运动的角度解释:
材料受到外力的作用,链内的键长和 键角立刻发生变化,产生的形变很小, 我们称它普弹形变.
（t）
t
外力除去， 立即完全回复

0
E1
当聚合物受力时，以上三种形变同时发生聚 合物的总形变方程:
2+3
1 2 3
t
( t ) 1 2 3 -t
1
(1 e ) t E1 E2 3
线形非晶态聚合物的蠕变及回复曲线
d.不同聚合物的蠕变曲线:
①线性结晶聚合物
玻璃态 1 蠕变量很小,工程材料,作结构材料的Tg 远远高于室温 高弹态 1+2 粘流态 1+2+3 存在永久形变 ②理想交联聚合物(不存在粘流态)
受力作用后，应力与应变速率呈线性关系；
受力时，应变随时间线性发展，外力去除后，应变 不能回复。


t

d d

t1
t2
粘弹性
材料在较小的外力作用下，弹性和粘性同时存在的力学
行为称为粘弹性。 其特征是应变落后于应力，即应变对应力的响应不是 瞬时完成的，需要通过一个弛豫过程。应力与应变的 关系与时间有关。 粘弹性材料的力学性质与时间有关，具有力学松弛的特 征。 最典型的是高分子材料。一些非晶体，有时甚至多晶体， 在比较小的应力时表现粘弹性现象。高分子材料常见的力 学松弛现象：蠕变、应力松弛、滞后和内耗
无机固体和金属材料发生弹性形变时，应变落后于应力 的行为，即与时间有关的弹性称为滞弹性。



滞弹性的应变落后于应力，有一个时间的滞后
滞弹性的应变不仅与应力有关，而且与时间有关，弹性模量也 依赖于时间。
滞弹性体的应变在应力卸除后可以完全回复到原始形状 和尺寸，只要经过充分长时间才能达到。它与不可能完 全回复的非弹性体有明显的区别。
§1-4 粘弹性与滞弹性
理想弹性固体
弹性服从虎克定律， 特点： 受外力作用后，应力和应变之间呈线性关系 ，应力与 应变随时保持同相位； 应变与t无关。受力时，应变瞬时发生达到平衡值，除 去外力，应变瞬时恢复（可逆）。

E


t1
t2

t
滞弹性
实际上，绝大多数固体材料的弹性行为很难满足理想弹 性行为。一般都表现出非理想弹性性质，即实际固体的 应力与应变不是单值对应关系，往往有一个时间的滞后 现象。
（4）结构 主链刚性：分子运动性差，外力作用下，蠕变小 ε（%）
2.0
1.5 1.0 0.5
聚砜
ABS（耐热级）
聚苯醚
聚碳酸酯
聚甲醛
尼龙
改性聚苯醚 ABS 1000 2000
图6
3000
t
f、 提高材料抗蠕变性能的途径: 聚合物蠕变性能反映了材料的尺寸稳定性和长期 负载能力，有重要的实用性。如主链含有杂环的刚性 链聚合物具有较好的抗蠕变性能，成为广泛应用的工 程塑料，可以代替金属材料加工机械零件。如工程塑 料：POM、PC、PSF等。
具体表现：
蠕变:固定和T, 随t增加而逐 渐增大
静态的粘弹性 （粘弹性） 力学松弛 动态粘弹性 应力松弛:固定和T, 随t增加而 逐渐衰减 滞后现象:在一定温度和和交变应 力下,应变滞后于应力变化. 力学损耗(内耗): 的变化落后于 的变化,发生滞后现象,则每一个循 环都要消耗功,称为内耗.
t
图2 理想高弹体推迟蠕变
c.粘性流动 （t） 无化学交联的线性高聚物,发生分 子间的相对滑移,称为粘性流动.
（t）
不可回复
t (t)=
0 (t<t1)
0 t (t1 t t 2 ) 3
0 t 2 (t t 2 ) 3
t1
t2
t
3-----本体粘度
注：不可逆形变
图3 理想粘性流动蠕变
t
（3）受力时间：受力时间延长，蠕变增大。
如何观察到完整的蠕变曲线？
温度过低远小于Tg，或外力太小，蠕变量很小，很 慢，短时间内观察不出。 T过高(>>Tg)，或外力大，形变太快，也观察不出。 只有在适当的外力，温度在Tg以上不远时，才可以 观察到完整的蠕变曲线。原因：因为链段可运动， 但又有较大阻力——内摩擦力，因而只能较缓慢的 运动。
一、蠕变 1. 定义
蠕变是在一定的温度和较小的恒定应力（拉力、 扭力或压力等）作用下，材料的形变随时间的增长而 逐渐增加的现象。如硬塑料的电缆、挂久的雨衣。 若除掉外力，形变随时间变化而减小---称为蠕变回复
软PVC丝
砝码

1
2+3 1
a) 普弹形变ε1
2 3
t
b) 高弹形变ε2
c) 粘性流动ε3
ε 线性非晶 高聚物 理想粘性体 理想弹性体 交联高聚物
形变:
1 +2
t
e、蠕变的影响因素 （1）温度：温度升高，蠕变速率增大，蠕变程度变大
因为外力作用下，温度高使分子运动速度加快，松弛加快
（2）外力作用大，蠕变大，蠕变速率高（同于温度的作用）
外 力 增 大 温 度 升 高
图5 蠕变与,T的关系
滞弹性在金属材料和高分子材料（高弹形变） 中表现得比较明显。 材料的滞弹性对仪器仪表和精密机械中的重
要传感元件的测量精度有很大影响，因此选用材
料时需要考虑滞弹性问题。 如长期受载的测力弹簧、薄膜传感器等。所 选用材料的滞弹性较明显时，会使仪表精度不足， 甚至无法使用。
理想粘性液体
粘性服从牛顿流动定律 特点：