無定形聚合物力學(xué)行為的應(yīng)變率依賴性研究.pdf

1、無定形聚合物的特點之一是具有粘彈性,即具有強烈的時間和溫度依賴性,時間依賴性也表現(xiàn)為應(yīng)變率的依賴性。在低應(yīng)變率下,起主導(dǎo)作用的是代表主轉(zhuǎn)變的鏈段運動,而在高應(yīng)變率下,次級轉(zhuǎn)變對材料的力學(xué)響應(yīng)也發(fā)揮了重要作用,表現(xiàn)為主轉(zhuǎn)變和次級轉(zhuǎn)變的協(xié)同作用。無定形聚合物相對于金屬、陶瓷等材料,其結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,因此,研究其力學(xué)行為的應(yīng)變率依賴性是一項復(fù)雜且困難的工作。無定形聚合物是熱的不良導(dǎo)體,特別是在高應(yīng)變率情況下,變形屬于絕熱變形,使得材料溫度急劇上

2、升,熱軟化十分突出,應(yīng)變軟化和熱軟化耦合作用。再者,從低應(yīng)變率到高應(yīng)變率,目前的本構(gòu)模型預(yù)測結(jié)果尚不能與實驗數(shù)據(jù)很好吻合,完全理解聚合物結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系,還需要開展大量的研究工作。
　　本文對聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)兩種無定形聚合物的應(yīng)變率依賴性進行了分析和研究,主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　1.介紹了無定形聚合物的特點和應(yīng)用以及分子運動特性,分析評述了無定形聚合物應(yīng)變率依賴性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并論述

3、了與應(yīng)變率密切相關(guān)的熱流變簡單性和復(fù)雜性、固有變形行為和分子分析等內(nèi)容。
　　2.對PMMA進行動態(tài)力學(xué)分析,引入動態(tài)實驗中應(yīng)力應(yīng)變的基本理論,建立起頻率與等效應(yīng)變率的關(guān)系,分析頻率對PMMA玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響以及升溫速率、頻率對PMMA動態(tài)力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:玻璃化溫度Tg隨頻率和升溫速率的增大而增大;應(yīng)用損耗模量E''峰值溫度定義的Tg比應(yīng)用損耗因子tan?峰值溫度定義Tg偏小;儲能模量E'隨頻率的增大呈現(xiàn)出緩慢增加的

4、趨勢;tan?峰值對應(yīng)的頻率隨溫度的升高而增大,且隨溫度的升高tan?曲線向高頻方向漂移。
　　3.進行了PC和PMMA的低應(yīng)變率單軸壓縮實驗,分析和討論了這兩種無定形聚合物力學(xué)行為的應(yīng)變率依賴性以及不同應(yīng)變率下的分子運動。結(jié)果表明:PC和PMMA的屈服應(yīng)力隨對數(shù)應(yīng)變率的增加基本呈線性增加趨勢,而硬化模量則呈先增大后減小的趨勢;PC和 PMMA的非彈性行為指數(shù) I值并不完全符合 Halary理論,而應(yīng)變軟化幅度SSA則與Halar