聚合物的線性粘彈性ppt課件

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1、聚合物的粘彈性7.2線性粘彈性Linearviscoelasticity可以用Hooke’ssolid和NewtonLiquid線性組合進(jìn)行描述的粘彈性行為稱(chēng)為線性粘彈性。唯象理論:只考慮現(xiàn)象,不考慮分子運(yùn)動(dòng)組合方式串聯(lián)并聯(lián)理想彈性體----彈簧Eseet理想粘性體----粘壺hets7.2.1Maxwell模型Eh(a)(b)(c)沒(méi)有施加外力,體系處于平衡狀態(tài)(a)施加瞬時(shí)外力,彈簧發(fā)生形變,而粘壺沒(méi)有形變.(b)保持形變不變,粘壺內(nèi)活塞逐漸運(yùn)動(dòng),彈簧回縮至平衡.(c)模型特點(diǎn):運(yùn)動(dòng)方程Maxwell模型的運(yùn)動(dòng)方程(1)蠕變分析

2、CreepAnalysisNewtonliquidett1t2蠕變?nèi)崃?2)應(yīng)力松弛分析StressRelaxationAnalysise=const.t=0,s=s0線型聚合物的應(yīng)力松弛行為松弛時(shí)間RelaxationtimeWhat’sthemeaningof?=?/E??——Pa·s單位UnitE——Pa?——s?是一個(gè)特征時(shí)間:松弛時(shí)間t的物理含義Whent=?應(yīng)力松弛到初始應(yīng)力的0.368倍時(shí)所需的時(shí)間稱(chēng)為松弛時(shí)間。當(dāng)應(yīng)力松弛過(guò)程完成63.2%所需的時(shí)間稱(chēng)為松弛時(shí)間。sts0s0/et(3)動(dòng)態(tài)力學(xué)分析令t=h/E,復(fù)數(shù)模

3、量E*為:E’、E’’及tand都與頻率w有關(guān)Maxwell模型的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為logwlogE’logE’’tandMaxwell模型的缺點(diǎn)(1)無(wú)法描述聚合物的蠕變。Maxwell模型描述的是理想粘性體的蠕變響應(yīng)(2)只能描述線型聚合物的應(yīng)力松弛,對(duì)交聯(lián)聚合物的應(yīng)力松弛不適用,因?yàn)榻宦?lián)聚合物的應(yīng)力不可能松弛到零(3)動(dòng)態(tài)粘彈性中損耗角正切與頻率關(guān)系與實(shí)際不符7.2.2Kelvin模型Eh受力瞬間,體系不發(fā)生形變;隨著受力時(shí)間延長(zhǎng),形變逐步發(fā)展,且兩元件形變相同;模型特點(diǎn):Kelvin模型的運(yùn)動(dòng)方程(1)應(yīng)力松弛分析即Kelvin模

4、型描述的是理想彈性體的應(yīng)力松弛響應(yīng)Idealelasticitystt2(2)蠕變分析?’=?/E令平衡形變邊界條件:t=0,s=s0,e=0松弛時(shí)間t’et0蠕變過(guò)程的松弛時(shí)間又稱(chēng)為推遲時(shí)間推遲時(shí)間t’的宏觀意義就是指應(yīng)變達(dá)到極大值的0.632倍時(shí)所需的時(shí)間。(推遲時(shí)間)蠕變回復(fù)分析描述交聯(lián)聚合物蠕變回復(fù)ete0形變可以完全回復(fù)!(3)動(dòng)態(tài)力學(xué)分析均與實(shí)際情況不符若用復(fù)數(shù)柔量D*來(lái)表示,則D’和D’’與頻率的關(guān)系與實(shí)際相符。Kelvin模型的缺陷(1)無(wú)法描述聚合物的應(yīng)力松弛。Kelvin模型描述的是理想彈性體的應(yīng)力松弛響應(yīng)(2)

5、不能反映線形聚合物的蠕變恢復(fù),因?yàn)榫€形聚合物蠕變中有鏈的質(zhì)心位移,形變不能完全回復(fù)(3)基本描述交聯(lián)聚合物的蠕變行為,但起始的普彈形變部分未能反映Maxwell和Kelvin模型比較MaxwellKelvin應(yīng)力松弛、線形蠕變、交聯(lián)(蠕變回復(fù))蠕變、交聯(lián)應(yīng)力松弛、線形適合不適合stte7.2.3四元件模型E1e1h2e2E2e2h3e3高聚物分子的三種運(yùn)動(dòng)方式產(chǎn)生形變普彈形變高彈形變粘性流動(dòng)聚合物的總形變?yōu)槿糠种腿渥兎治觯簊=s0ett1t2abcde四元件模型的蠕變及蠕變回復(fù)曲線7.2.4多元件模型實(shí)際聚合物由于結(jié)構(gòu)單元的多重

6、性及其運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性,其力學(xué)松弛過(guò)程不止一個(gè)松弛時(shí)間,而是一個(gè)連續(xù)的、分布很寬的松弛時(shí)間譜。要完整描述聚合物的松弛時(shí)間譜,必須采用多元件模型來(lái)模擬實(shí)際聚合物的粘彈性。1廣義Maxwell模型E1E2En-1Enh1Eihihn-1Maxwell模型考慮應(yīng)力松弛過(guò)程:如果不考慮交聯(lián),En可除去松弛時(shí)間譜2廣義Voigt模型推遲時(shí)間譜

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