無定形聚合物力學行為的應變率依賴性研究.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,時間依賴性也表現為應變率的依賴性。在低應變率下,起主導作用的是代表主轉變的鏈段運動,而在高應變率下,次級轉變對材料的力學響應也發(fā)揮了重要作用,表現為主轉變和次級轉變的協同作用。無定形聚合物相對于金屬、陶瓷等材料,其結構更加復雜,因此,研究其力學行為的應變率依賴性是一項復雜且困難的工作。無定形聚合物是熱的不良導體,特別是在高應變率情況下,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,應變軟化和熱軟化耦合作用。再者,從低應變率到高應變率,目前的本構模型預測結果尚不能與實驗數據很好吻合,完全理解聚合物結構與力學性能的關系,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變率依賴性進行了分析和研究,主要研究內容及結論如下:
　　1.介紹了無定形聚合物的特點和應用以及分子運動特性,分析評述了無定形聚合物應變率依賴性國內外研究現狀,并論述

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

4、趨勢;tan?峰值對應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行為的應變率依賴性以及不同應變率下的分子運動。結果表明:PC和PMMA的屈服應力隨對數應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 I值并不完全符合 Halary理論,而應變軟化幅度SSA則與Halar