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1、第七章第七章 聚合物的热聚合物的热- -力分析力分析n n作作作作为为为为材材材材料料料料使使使使用用用用时时时时，总总总总是是是是要要要要求求求求高高高高聚聚聚聚物物物物具具具具有有有有必必必必要要要要的的的的力力力力学性能。学性能。学性能。学性能。n n高高高高分分分分子子子子材材材材料料料料的的的的一一一一般般般般力力力力学学学学性性性性能能能能指指指指标标标标可可可可用用用用常常常常规规规规测测测测试试试试的的的的方方方方法法法法得得得得到到到到，如如如如用用用用电电电电子子子子拉拉拉拉力力力力机机机机可可可可得得得得到到到到材材材材料料料料的的的的拉拉拉拉伸伸伸伸、压缩、弯曲、剪切、
2、冲击等强度数据。压缩、弯曲、剪切、冲击等强度数据。压缩、弯曲、剪切、冲击等强度数据。压缩、弯曲、剪切、冲击等强度数据。n n本本本本章章章章讲讲讲讲述述述述的的的的是是是是聚聚聚聚合合合合物物物物在在在在程程程程序序序序受受受受热热热热的的的的条条条条件件件件下下下下的的的的力力力力学学学学分分分分析析析析方方方方法法法法。主主主主要要要要介介介介绍绍绍绍热热热热机机机机械械械械曲曲曲曲线线线线法法法法、扭扭扭扭摆摆摆摆法法法法、扭扭扭扭辫辫辫辫法法法法、动动动动态态态态粘粘粘粘弹弹弹弹谱谱谱谱法法法法及及及及振振振振簧簧簧簧法法法法，前前前前一一一一种种种种为为为为静静静静态态态态力力力力学
3、方法，后四种为动态力学方法。学方法，后四种为动态力学方法。学方法，后四种为动态力学方法。学方法，后四种为动态力学方法。第一节第一节 高聚物材料的温度形变（高聚物材料的温度形变（DistortionDistortion）曲）曲线（线（T-DT-D曲线）的测定曲线）的测定 n n一一一一定定定定的的的的力力力力学学学学负负负负荷荷荷荷下下下下，高高高高分分分分子子子子材材材材料料料料的的的的形形形形变变变变量量量量与与与与温温温温度度度度的的的的关关关关系系系系称称称称为为为为高高高高聚聚聚聚物物物物的的的的温温温温度度度度形形形形变变变变曲曲曲曲线线线线（或或或或称称称称热热热热机机机机械械械械
4、曲曲曲曲线线线线，此此此此称称称称呼呼呼呼已已已已成成成成习习习习惯惯惯惯，其其其其实实实实称称称称“ “形形形形变变变变- -温温温温度度度度曲曲曲曲线线线线” ”更更更更准准准准确确确确）。聚聚聚聚合合合合物物物物的的的的T TD D曲曲曲曲线线线线（即即即即热热热热机机机机械械械械曲曲曲曲线线线线Thermomechanic Thermomechanic AnalysisAnalysis，简简简简称称称称TMATMA）是是是是研究聚合物力学性质对温度依赖关系的重要方法之一。研究聚合物力学性质对温度依赖关系的重要方法之一。研究聚合物力学性质对温度依赖关系的重要方法之一。研究聚合物力学性质对
5、温度依赖关系的重要方法之一。1、高聚物的温度形变曲线、高聚物的温度形变曲线n n聚聚聚聚合合合合物物物物的的的的许许许许多多多多结结结结构构构构因因因因素素素素如如如如化化化化学学学学结结结结构构构构、分分分分子子子子量量量量、结结结结晶晶晶晶性性性性、交交交交联联联联、增增增增塑塑塑塑、老老老老化化化化等等等等都都都都会会会会在在在在TMATMA曲曲曲曲线线线线上上上上有有有有明明明明显显显显反反反反映映映映。在在在在这这这这种种种种曲曲曲曲线线线线的的的的转转转转变变变变区区区区域域域域可可可可以以以以求求求求出出出出非非非非晶晶晶晶态态态态聚聚聚聚合合合合物物物物的的的的玻玻玻玻璃璃璃璃
6、化化化化温温温温度度度度T Tg g和和和和粘粘粘粘流流流流温温温温度度度度T Tf f，以以以以及及及及结结结结晶晶晶晶聚聚聚聚合合合合物物物物的的的的熔熔熔熔融融融融温温温温度度度度T Tmm，这这这这些些些些数数数数据据据据反反反反映映映映了了了了材材材材料料料料的热机械特性，对确定使用温度范围和加工条件有实际意义。的热机械特性，对确定使用温度范围和加工条件有实际意义。的热机械特性，对确定使用温度范围和加工条件有实际意义。的热机械特性，对确定使用温度范围和加工条件有实际意义。 1. 1. 线型无定型聚合物的温度线型无定型聚合物的温度线型无定型聚合物的温度线型无定型聚合物的温度- - -
7、-形变曲线形变曲线形变曲线形变曲线n n线型无定型聚合物线型无定型聚合物线型无定型聚合物线型无定型聚合物是指结构上无交联、聚集态无结晶的高分是指结构上无交联、聚集态无结晶的高分是指结构上无交联、聚集态无结晶的高分是指结构上无交联、聚集态无结晶的高分子材料。子材料。子材料。子材料。n n典型无定型的温度典型无定型的温度典型无定型的温度典型无定型的温度- - - -形变曲线如图所示，相应的模量形变曲线如图所示，相应的模量形变曲线如图所示，相应的模量形变曲线如图所示，相应的模量- - - -温度曲温度曲温度曲温度曲线同样用于反映分子运动（曲线形状正好倒置）。线同样用于反映分子运动（曲线形状正好倒置）
8、。线同样用于反映分子运动（曲线形状正好倒置）。线同样用于反映分子运动（曲线形状正好倒置）。Tb指高聚物材料在受强外力作用时，从韧性断裂转变为脆指高聚物材料在受强外力作用时，从韧性断裂转变为脆性断裂时的温度。是塑料、纤维的最低使用温度。性断裂时的温度。是塑料、纤维的最低使用温度。ABCD ETbTgTfT/ 形变形变%A-玻璃态；玻璃态；B-过渡区；过渡区；C-高弹态；高弹态；D-过过渡区；渡区；E-粘流态粘流态Tb-脆化温度；脆化温度；Tg-玻璃化温度；玻璃化温度；Tf-粘流粘流温度温度n n曲线上有三个不同的力学状态和两个转变（简称三态两转变）曲线上有三个不同的力学状态和两个转变（简称三态两
9、转变）曲线上有三个不同的力学状态和两个转变（简称三态两转变）曲线上有三个不同的力学状态和两个转变（简称三态两转变） n n玻玻玻玻璃璃璃璃态态态态：链链链链段段段段运运运运动动动动被被被被冻冻冻冻结结结结，此此此此时时时时只只只只有有有有较较较较小小小小的的的的运运运运动动动动单单单单元元元元如如如如链链链链节节节节、侧侧侧侧基基基基等等等等能能能能运运运运动动动动，以以以以及及及及键键键键长长长长、键键键键角角角角的的的的变变变变化化化化，因因因因而而而而此此此此时时时时的的的的力力力力学学学学性性性性质质质质与与与与小小小小分分分分子子子子玻玻玻玻璃璃璃璃差差差差不不不不多多多多，受受受受
10、力力力力后后后后形形形形变变变变很很很很小小小小（0.010.010.10.1），且且且且遵遵遵遵循循循循虎虎虎虎克克克克定定定定律律律律，外外外外力力力力除除除除去去去去立立立立即即即即恢恢恢恢复复复复。这这这这种种种种形形形形变变变变称称称称为为为为普普普普弹弹弹弹形形形形变。变。变。变。n n玻玻玻玻璃璃璃璃化化化化转转转转变变变变：在在在在3 35 5 范范范范围围围围内内内内几几几几乎乎乎乎所所所所有有有有物物物物理理理理性性性性质质质质都都都都发发发发生生生生突突突突变变变变，链链链链段段段段此此此此时时时时开开开开始始始始能能能能运运运运动动动动，这这这这个个个个转转转转变变变变
11、温温温温度度度度称称称称为为为为玻玻玻玻璃璃璃璃化化化化（转转转转变变变变）温温温温度，记作度，记作度，记作度，记作T Tg g。n n高弹态：链段运动但整个分子链不产生移动。此时受较小的高弹态：链段运动但整个分子链不产生移动。此时受较小的高弹态：链段运动但整个分子链不产生移动。此时受较小的高弹态：链段运动但整个分子链不产生移动。此时受较小的力就可发生很大的形变（力就可发生很大的形变（力就可发生很大的形变（力就可发生很大的形变（10010010001000），外力除去后形变可），外力除去后形变可），外力除去后形变可），外力除去后形变可完全恢复，称为高弹形变。高弹态是高分子所特有的力学状完全恢复
12、，称为高弹形变。高弹态是高分子所特有的力学状完全恢复，称为高弹形变。高弹态是高分子所特有的力学状完全恢复，称为高弹形变。高弹态是高分子所特有的力学状态。态。态。态。n n粘粘粘粘流流流流温温温温度度度度：链链链链段段段段沿沿沿沿作作作作用用用用力力力力方方方方向向向向的的的的协协协协同同同同运运运运动动动动导导导导致致致致大大大大分分分分子子子子的的的的重重重重心心心心发发发发生生生生相相相相对对对对位位位位移移移移，聚聚聚聚合合合合物物物物呈呈呈呈现现现现流流流流动动动动性性性性，此此此此转转转转变变变变温温温温度度度度称称称称为为为为粘粘粘粘流流流流温温温温度，记作度，记作度，记作度，记作
13、T Tf f。n n粘粘粘粘流流流流态态态态：与与与与小小小小分分分分子子子子液液液液体体体体的的的的流流流流动动动动相相相相似似似似，聚聚聚聚合合合合物物物物呈呈呈呈现现现现粘粘粘粘性性性性液液液液体体体体状状状状，流动产生了不可逆变形。流动产生了不可逆变形。流动产生了不可逆变形。流动产生了不可逆变形。三种物理三种物理三种物理三种物理状态状态状态状态运动单运动单运动单运动单元元元元 力学行为特征力学行为特征力学行为特征力学行为特征 应用应用应用应用玻璃态玻璃态玻璃态玻璃态T Tb bT Tg g键长、键长、键长、键长、键角、键角、键角、键角、侧基侧基侧基侧基形变小，并且形变可逆，属形变小，并
14、且形变可逆，属形变小，并且形变可逆，属形变小，并且形变可逆，属于普弹形变。结构类似玻璃，于普弹形变。结构类似玻璃，于普弹形变。结构类似玻璃，于普弹形变。结构类似玻璃，弹性模量大。弹性模量大。弹性模量大。弹性模量大。塑料、纤维塑料、纤维塑料、纤维塑料、纤维高弹态高弹态高弹态高弹态T Tg gT Tf f链段链段链段链段形变大，形变可逆，弹性模形变大，形变可逆，弹性模形变大，形变可逆，弹性模形变大，形变可逆，弹性模量较小。量较小。量较小。量较小。 橡胶橡胶橡胶橡胶粘流态粘流态粘流态粘流态T Tf fT Td d链段、链段、链段、链段、大分子大分子大分子大分子链链链链形变为不可逆，属于永久形形变为不
15、可逆，属于永久形形变为不可逆，属于永久形形变为不可逆，属于永久形变，无强度。流动取决于相变，无强度。流动取决于相变，无强度。流动取决于相变，无强度。流动取决于相对分子质量大小。对分子质量大小。对分子质量大小。对分子质量大小。成型加工、成型加工、成型加工、成型加工、油漆、粘合油漆、粘合油漆、粘合油漆、粘合剂剂剂剂2. 2. 交联聚合物的温度交联聚合物的温度交联聚合物的温度交联聚合物的温度- - - -形变曲线形变曲线形变曲线形变曲线n n交联度较小时，存在交联度较小时，存在交联度较小时，存在交联度较小时，存在T Tg g，但，但，但，但T Tf f随交联度增加而逐渐随交联度增加而逐渐随交联度增加
16、而逐渐随交联度增加而逐渐消失。交联度较高时，消失。交联度较高时，消失。交联度较高时，消失。交联度较高时，T Tg g和和和和T Tf f都不存在。都不存在。都不存在。都不存在。3. 3. 晶态聚合物的温度晶态聚合物的温度晶态聚合物的温度晶态聚合物的温度- -形变曲线形变曲线形变曲线形变曲线n n一一一一般般般般分分分分子子子子量量量量的的的的晶晶晶晶态态态态聚聚聚聚合合合合物物物物只只只只有有有有一一一一个个个个转转转转变变变变，即即即即结结结结晶晶晶晶的的的的熔熔熔熔融融融融，转转转转变变变变温温温温度度度度为为为为熔熔熔熔点点点点T Tmm。当当当当结结结结晶晶晶晶度度度度不不不不高高高高
17、（4040）时时时时，能能能能观观观观察察察察到到到到非非非非晶晶晶晶态态态态部部部部分分分分的的的的玻玻玻玻璃璃璃璃化化化化转转转转变变变变，即即即即有有有有T Tg g和和和和T Tmm两个转变。两个转变。两个转变。两个转变。n n分分分分子子子子量量量量很很很很大大大大的的的的晶晶晶晶态态态态聚聚聚聚合合合合物物物物达达达达到到到到T Tmm后后后后还还还还不不不不能能能能流流流流动动动动，而而而而是是是是先先先先进进进进入入入入高高高高弹弹弹弹态态态态，在在在在升升升升温温温温到到到到T Tf f后后后后才才才才会会会会进进进进入入入入粘粘粘粘流流流流态态态态，于是有两个转变。于是有两
18、个转变。于是有两个转变。于是有两个转变。 4. 4. 增塑聚合物的温度增塑聚合物的温度增塑聚合物的温度增塑聚合物的温度- - - -形变曲线形变曲线形变曲线形变曲线n n加加加加入入入入增增增增塑塑塑塑剂剂剂剂，一一一一般般般般使使使使聚聚聚聚合合合合物物物物的的的的T Tg g和和和和T Tf f都都都都降降降降低低低低，但但但但对对对对柔性链和刚性链作用有所不同。柔性链和刚性链作用有所不同。柔性链和刚性链作用有所不同。柔性链和刚性链作用有所不同。n n对对对对柔柔柔柔性性性性链链链链聚聚聚聚合合合合物物物物，T Tg g降降降降低低低低不不不不多多多多而而而而T Tf f降降降降低低低低较
19、较较较多多多多，高高高高弹弹弹弹区缩小。区缩小。区缩小。区缩小。n n对对对对刚刚刚刚性性性性链链链链聚聚聚聚合合合合物物物物，T Tg g和和和和T Tf f都都都都显显显显著著著著降降降降低低低低，在在在在增增增增塑塑塑塑剂剂剂剂达达达达一一一一定定定定浓浓浓浓度度度度时时时时，由由由由于于于于增增增增塑塑塑塑剂剂剂剂分分分分子子子子与与与与高高高高分分分分子子子子基基基基团团团团间间间间的的的的相相相相互互互互作作作作用用用用，使使使使刚刚刚刚性性性性链链链链变变变变为为为为柔柔柔柔性性性性链链链链，此此此此时时时时T Tg g显显显显著著著著降降降降低低低低而而而而T Tf f降降降降
20、低低低低不不不不大大大大，即即即即扩扩扩扩大大大大了了了了高高高高弹弹弹弹区区区区，称称称称“ “增增增增弹弹弹弹作作作作用用用用” ”，这这这这点点点点对对对对生生生生产产产产上上上上极极极极为为为为有有有有用用用用（例例例例如如如如纯纯纯纯PVCPVC只只只只能能能能作作作作塑塑塑塑料料料料，适适适适当加入增塑剂后，可以作人造革、鞋、薄膜等）。当加入增塑剂后，可以作人造革、鞋、薄膜等）。当加入增塑剂后，可以作人造革、鞋、薄膜等）。当加入增塑剂后，可以作人造革、鞋、薄膜等）。二、二、二、二、T-DT-D曲线（热机械曲线）的测试曲线（热机械曲线）的测试曲线（热机械曲线）的测试曲线（热机械曲线）
21、的测试n n关键参数：关键参数：关键参数：关键参数：T Tg g、T Tf f，n n仪器：温度形变仪仪器：温度形变仪仪器：温度形变仪仪器：温度形变仪n n自自自自动动动动温温温温度度度度- -形形形形变变变变仪仪仪仪由由由由主主主主体体体体炉炉炉炉、温温温温度度度度控控控控制制制制和和和和测测测测量量量量系系系系统统统统、以以以以及及及及形形形形变变变变测测测测量量量量系系系系统统统统三三三三个个个个部部部部分分分分组组组组成成成成。温温温温度度度度控控控控制制制制采采采采用用用用调调调调压压压压器器器器，温温温温度度度度测测测测量量量量则则则则采采采采用用用用镍镍镍镍铬铬铬铬- -镍镍镍镍
22、铝铝铝铝（FUFU）热热热热电电电电偶偶偶偶（置置置置于于于于样品近旁）。样品近旁）。样品近旁）。样品近旁）。 n n测测测测量量量量时时时时，将将将将一一一一定定定定的的的的负负负负荷荷荷荷（砝砝砝砝码码码码3 3）施施施施加加加加于于于于试试试试样样样样4 4上上上上，等等等等速速速速升升升升温温温温，温温温温度度度度变变变变化化化化产产产产生生生生形形形形变变变变，使使使使压压压压杆杆杆杆2 2下下下下移移移移，差差差差动动动动变变变变压压压压器器器器1 1将将将将压压压压杆杆杆杆的的的的位位位位移移移移量量量量转转转转变变变变成成成成电电电电信信信信号号号号，通通通通过过过过形形形形变
23、变变变测测测测量系统，输至记录仪。量系统，输至记录仪。量系统，输至记录仪。量系统，输至记录仪。三、热机械曲线测试结果示例三、热机械曲线测试结果示例三、热机械曲线测试结果示例三、热机械曲线测试结果示例 n n热热热热机机机机械械械械曲曲曲曲线线线线的的的的形形形形状状状状取取取取决决决决于于于于聚聚聚聚合合合合物物物物的的的的分分分分子子子子量量量量、化化化化学学学学结结结结构构构构和和和和聚聚聚聚集集集集态态态态结结结结构构构构、添添添添加加加加剂剂剂剂、受受受受热热热热史史史史、形形形形变变变变史史史史、升升升升温温温温速速速速度度度度、受受受受力力力力大大大大小小小小等等等等诸诸诸诸多多多
24、多因因因因素素素素。升升升升温温温温速速速速度度度度快快快快，T Tg g、T Tf f也也也也会会会会高高高高些些些些，应应应应力力力力大大大大，T Tf f会会会会降降降降低低低低，高高高高弹弹弹弹态态态态会会会会不不不不明明明明显显显显。因因因因此此此此实实实实验验验验时时时时要要要要根根根根据据据据所所所所研研研研究究究究的的的的对对对对象象象象要要要要求求求求，选选选选择择择择测测测测定定定定条条条条件件件件，作作作作相相相相互互互互比比比比较较较较时时时时，一一一一定定定定要在相同条件下测定要在相同条件下测定要在相同条件下测定要在相同条件下测定。1. 1. 分子量对测定结果的影响分
25、子量对测定结果的影响分子量对测定结果的影响分子量对测定结果的影响n n分子量分子量分子量分子量M1M1M9M9递增递增递增递增n nM1M1M6M6，分子量相对较低，分子量相对较低，分子量相对较低，分子量相对较低，T Tg g M M，且，且，且，且T Tg gT Tf f（重合）（重合）（重合）（重合）n nM7M7M8M8，分子量相对较高，分子量相对较高，分子量相对较高，分子量相对较高，T Tf f M M，T Tg g7 7T Tg g8 8T Tg g9 9。 04080120160温度（）12345 6789形形变变%不同分子量聚苯乙烯的形变不同分子量聚苯乙烯的形变-温度曲线温度曲线
26、图中标注数据（分子量）图中标注数据（分子量）1-360；2-440；3-500；4-1140；5-3000；6-40000；7-120000； 8-550000； 9-638000TgM2. 2. 高分子链结构高分子链结构高分子链结构高分子链结构对测定结果的影响对测定结果的影响对测定结果的影响对测定结果的影响1.PE1.PE；2.PS2.PS；3.PVC3.PVC；4. 4.聚异丁烯（聚异丁烯（聚异丁烯（聚异丁烯（PIBPIB）；）；）；）；5. 5.聚酰胺（聚酰胺（聚酰胺（聚酰胺（PAPA） n n各各各各类类类类不不不不同同同同类类类类型型型型的的的的聚聚聚聚合合合合物物物物，由由由由于于
27、于于分分分分子子子子链链链链结结结结构构构构的的的的不不不不同同同同，表现出的力学性能差异很大。表现出的力学性能差异很大。表现出的力学性能差异很大。表现出的力学性能差异很大。n n2 2、3 3、4 4为为为为无无无无定定定定型型型型聚聚聚聚合合合合物物物物，其其其其中中中中PSPS链链链链柔柔柔柔顺顺顺顺性性性性差差差差，T Tg g、T Tf f很很很很接接接接近近近近，即即即即高高高高弹弹弹弹态态态态很很很很窄窄窄窄，而而而而PIBPIB柔柔柔柔顺顺顺顺性性性性较较较较好好好好，高高高高弹弹弹弹态态态态平平平平台台台台很很很很宽宽宽宽，PVCPVC介介介介于于于于两两两两者者者者之之之之
28、间间间间。1 1、5 5为为为为结结结结晶晶晶晶性性性性聚聚聚聚合合合合物物物物，由由由由曲曲曲曲线线线线看看看看不不不不到到到到玻玻玻玻璃璃璃璃态态态态向向向向高高高高弹弹弹弹态态态态的的的的转转转转变变变变，高高高高温温温温温区一定范围内，形变量很大。温区一定范围内，形变量很大。温区一定范围内，形变量很大。温区一定范围内，形变量很大。PEPS PVCPIB PA第二节第二节 高聚物的力学松弛及动态力学实验方法高聚物的力学松弛及动态力学实验方法一、高聚物的力学松弛现象一、高聚物的力学松弛现象一、高聚物的力学松弛现象一、高聚物的力学松弛现象 1 1. . . .力学松弛力学松弛力学松弛力学松弛
29、n n一一一一个个个个理理理理想想想想的的的的弹弹弹弹性性性性体体体体，当当当当受受受受到到到到外外外外力力力力时时时时，平平平平衡衡衡衡形形形形变变变变是是是是瞬瞬瞬瞬间间间间达达达达到到到到的的的的，与与与与时时时时间间间间无无无无关关关关；一一一一个个个个理理理理想想想想的的的的粘粘粘粘性性性性体体体体，当当当当受受受受到到到到外外外外力力力力时时时时，形形形形变变变变是是是是随随随随时时时时间间间间线线线线性性性性发发发发展展展展的的的的。聚聚聚聚合合合合物物物物的的的的形形形形变变变变的的的的发发发发展展展展具具具具有有有有时时时时间间间间依依依依赖赖赖赖性性性性，这这这这种种种种性
30、性性性质质质质介介介介于于于于理理理理想想想想弹弹弹弹性性性性体体体体和和和和理理理理想想想想粘粘粘粘性性性性体体体体之之之之间间间间，称称称称为为为为粘弹性。粘弹性。粘弹性。粘弹性。粘弹性是高分子材料的一个重要的特性。粘弹性是高分子材料的一个重要的特性。粘弹性是高分子材料的一个重要的特性。粘弹性是高分子材料的一个重要的特性。n n高聚物的力学性质随时间的变化统称为力学松弛。高聚物的力学性质随时间的变化统称为力学松弛。高聚物的力学性质随时间的变化统称为力学松弛。高聚物的力学性质随时间的变化统称为力学松弛。n n根根根根据据据据高高高高分分分分子子子子材材材材料料料料受受受受到到到到外外外外部部
31、部部作作作作用用用用情情情情况况况况的的的的不不不不同同同同，可可可可以以以以观观观观察察察察到到到到不不不不同同同同类类类类型型型型的的的的力力力力学学学学松松松松弛弛弛弛现现现现象象象象，最最最最基基基基本本本本的的的的有有有有蠕蠕蠕蠕变变变变、应应应应力力力力松松松松弛弛弛弛、滞滞滞滞后和力学损耗后和力学损耗后和力学损耗后和力学损耗等。等。等。等。n n蠕蠕蠕蠕变变变变、应应应应力力力力松松松松弛弛弛弛属属属属于于于于静静静静态态态态粘粘粘粘弹弹弹弹性性性性现现现现象象象象，滞滞滞滞后后后后和和和和力力力力学学学学损损损损耗耗耗耗属属属属于动态粘弹性现象。于动态粘弹性现象。于动态粘弹性现
32、象。于动态粘弹性现象。2. 2. 静态粘弹性现象静态粘弹性现象静态粘弹性现象静态粘弹性现象 蠕变（蠕变（蠕变（蠕变（creepcreep）和应力松弛）和应力松弛）和应力松弛）和应力松弛（stress relaxationstress relaxation）n n高聚物的松弛过程直接影响高聚物材料尺寸稳定性；高聚物的松弛过程直接影响高聚物材料尺寸稳定性；高聚物的松弛过程直接影响高聚物材料尺寸稳定性；高聚物的松弛过程直接影响高聚物材料尺寸稳定性；n n但但但但高高高高聚聚聚聚物物物物材材材材料料料料成成成成型型型型加加加加工工工工过过过过程程程程中中中中也也也也需需需需要要要要通通通通过过过过松松
33、松松弛弛弛弛过过过过程程程程将将将将各各各各种应力松弛掉，防止应力集中而影响使用。种应力松弛掉，防止应力集中而影响使用。种应力松弛掉，防止应力集中而影响使用。种应力松弛掉，防止应力集中而影响使用。 蠕变蠕变蠕变蠕变n n所所所所谓谓谓谓蠕蠕蠕蠕变变变变，就就就就是是是是在在在在一一一一定定定定温温温温度度度度和和和和较较较较小小小小的的的的恒恒恒恒定定定定应应应应力力力力（拉拉拉拉力力力力、压压压压力力力力或或或或扭扭扭扭力力力力等等等等）下下下下，聚聚聚聚合合合合物物物物形形形形变变变变随随随随时时时时间间间间而而而而逐逐逐逐渐渐渐渐增增增增大大大大的的的的现现现现象。象。象。象。n n所谓
34、应力松弛，就是在固定的温度和形变下，聚合物内部所谓应力松弛，就是在固定的温度和形变下，聚合物内部所谓应力松弛，就是在固定的温度和形变下，聚合物内部所谓应力松弛，就是在固定的温度和形变下，聚合物内部的应力随时间增加而逐渐减弱的现象。的应力随时间增加而逐渐减弱的现象。的应力随时间增加而逐渐减弱的现象。的应力随时间增加而逐渐减弱的现象。 应力松弛应力松弛应力松弛应力松弛 影响蠕变和应力松弛的因素影响蠕变和应力松弛的因素影响蠕变和应力松弛的因素影响蠕变和应力松弛的因素n na. a.结结结结构构构构（内内内内因因因因）：一一一一切切切切增增增增加加加加分分分分子子子子间间间间作作作作用用用用力力力力的
35、的的的因因因因素素素素都都都都有有有有利利利利于于于于减减减减少少少少蠕蠕蠕蠕变变变变和和和和应应应应力力力力松松松松弛弛弛弛，如如如如增增增增加加加加相相相相对对对对分分分分子子子子质质质质量量量量、交联、结晶、取向、引入刚性基团、添加填料等。交联、结晶、取向、引入刚性基团、添加填料等。交联、结晶、取向、引入刚性基团、添加填料等。交联、结晶、取向、引入刚性基团、添加填料等。n nb.b.温温温温度度度度或或或或外外外外力力力力（外外外外因因因因）：温温温温度度度度太太太太低低低低（或或或或外外外外力力力力太太太太小小小小），蠕蠕蠕蠕变变变变和和和和应应应应力力力力松松松松弛弛弛弛慢慢慢慢且且
36、且且小小小小，短短短短时时时时间间间间内内内内观观观观察察察察不不不不到到到到；温温温温度度度度太太太太高高高高（或或或或外外外外力力力力太太太太大大大大），远远远远远远远远超超超超过过过过T Tg g，象象象象常常常常温温温温下下下下的的的的橡橡橡橡胶胶胶胶，链链链链段段段段运运运运动动动动受受受受到到到到的的的的内内内内摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力很很很很小小小小，应应应应力力力力很很很很快快快快就就就就松松松松弛弛弛弛掉掉掉掉了了了了，甚甚甚甚至至至至可可可可以以以以快快快快到到到到几几几几乎乎乎乎觉觉觉觉察察察察不不不不到到到到。只只只只有有有有在在在在玻玻玻玻璃璃璃璃化转变区才最明显。化
37、转变区才最明显。化转变区才最明显。化转变区才最明显。3. 3. 动态粘弹性现象滞后和力学损耗（内耗）动态粘弹性现象滞后和力学损耗（内耗）动态粘弹性现象滞后和力学损耗（内耗）动态粘弹性现象滞后和力学损耗（内耗） n n动动动动态态态态粘粘粘粘弹弹弹弹性性性性现现现现象象象象是是是是在在在在交交交交变变变变应应应应力力力力或或或或交交交交变变变变应应应应变变变变作作作作用用用用下下下下，聚聚聚聚合合合合物物物物材材材材料料料料的的的的应应应应变变变变或或或或应应应应力力力力随随随随时时时时间间间间的的的的变变变变化化化化。主主主主要要要要讨讨讨讨论论论论滞滞滞滞后后后后（retardationre
38、tardation）和和和和力力力力学学学学损损损损耗耗耗耗（内内内内耗耗耗耗，internal internal frictionfriction）两种现象。）两种现象。）两种现象。）两种现象。 滞后滞后滞后滞后n n所所所所谓谓谓谓滞滞滞滞后后后后，是是是是在在在在交交交交变变变变应应应应力力力力的的的的作作作作用用用用下下下下，应应应应变变变变随随随随时时时时间间间间的的的的变化一直跟不上应力随时间的变化的现象。变化一直跟不上应力随时间的变化的现象。变化一直跟不上应力随时间的变化的现象。变化一直跟不上应力随时间的变化的现象。n n应应应应变变变变总总总总是是是是落落落落后后后后于于于于应
39、应应应力力力力的的的的变变变变化化化化，从从从从分分分分子子子子机机机机理理理理上上上上是是是是由由由由于于于于链链链链段段段段在在在在运运运运动动动动时时时时受受受受到到到到内内内内摩摩摩摩擦擦擦擦的的的的作作作作用用用用，当当当当外外外外力力力力变变变变化化化化时时时时，链段的运动跟不上外力的变化。链段的运动跟不上外力的变化。链段的运动跟不上外力的变化。链段的运动跟不上外力的变化。n n式式式式中中中中： 0 0、 0 0最最最最大大大大应应应应力力力力和和和和最最最最大大大大应应应应变变变变（正正正正弦弦弦弦波波波波的的的的振振振振幅幅幅幅）； 角频率；角频率；角频率；角频率； 为为为为
40、应应应应变变变变发发发发展展展展落落落落后后后后于于于于应应应应力力力力的的的的相相相相位位位位差差差差，又又又又称称称称力力力力学学学学损损损损耗耗耗耗角角角角。 越越越越大大大大，说说说说明明明明链链链链段段段段运运运运动动动动越越越越困困困困难难难难，愈愈愈愈是是是是跟跟跟跟不不不不上上上上外外外外力力力力的的的的变变变变化。化。化。化。n n如果应力为：如果应力为：如果应力为：如果应力为： n n那么，应变为那么，应变为那么，应变为那么，应变为 ： 内耗与模量内耗与模量内耗与模量内耗与模量n n当当当当应应应应力力力力的的的的变变变变化化化化和和和和形形形形变变变变的的的的变变变变化化
41、化化相相相相一一一一致致致致时时时时，没没没没有有有有滞滞滞滞后后后后现现现现象象象象，每每每每次次次次形形形形变变变变所所所所做做做做的的的的功功功功等等等等于于于于恢恢恢恢复复复复原原原原状状状状时时时时所所所所取取取取得得得得的的的的功功功功，没有功的消耗。没有功的消耗。没有功的消耗。没有功的消耗。n n当当当当存存存存在在在在滞滞滞滞后后后后现现现现象象象象时时时时，每每每每一一一一次次次次拉拉拉拉伸伸伸伸回回回回缩缩缩缩循循循循环环环环中中中中就就就就要要要要消消消消耗耗耗耗功功功功，消消消消耗耗耗耗的的的的功功功功转转转转为为为为热热热热量量量量被被被被释释释释放放放放，称称称称为
42、为为为力力力力学学学学损损损损耗耗耗耗，有时也称为内耗。有时也称为内耗。有时也称为内耗。有时也称为内耗。n n滞后是产生内耗的根本原因。滞后是产生内耗的根本原因。滞后是产生内耗的根本原因。滞后是产生内耗的根本原因。内耗内耗内耗内耗n n分析：在交变应力作用下，聚合物在一次拉伸回分析：在交变应力作用下，聚合物在一次拉伸回分析：在交变应力作用下，聚合物在一次拉伸回分析：在交变应力作用下，聚合物在一次拉伸回缩过程中的应力应变曲线如下：缩过程中的应力应变曲线如下：缩过程中的应力应变曲线如下：缩过程中的应力应变曲线如下：n n发发发发生生生生滞滞滞滞后后后后时时时时，拉拉拉拉伸伸伸伸曲曲曲曲线线线线上上
43、上上应应应应变变变变达达达达不不不不到到到到与与与与其其其其应应应应力力力力相相相相对对对对应应应应的的的的平平平平衡衡衡衡应应应应变变变变值值值值，而而而而回回回回缩缩缩缩时时时时，情情情情况况况况正正正正好好好好相相相相反反反反，回回回回缩缩缩缩曲线上应变大于与其对应的平衡值。曲线上应变大于与其对应的平衡值。曲线上应变大于与其对应的平衡值。曲线上应变大于与其对应的平衡值。n n拉拉拉拉伸伸伸伸功功功功W1W1：ABCEABCE所所所所围围围围面面面面积积积积；回回回回缩缩缩缩功功功功W2W2：FDCEFDCE所围面积所围面积所围面积所围面积橡胶的拉伸回缩循环应力橡胶的拉伸回缩循环应力-应变
44、曲线应变曲线0n nABCDFABCDF所所所所构构构构成成成成的的的的闭闭闭闭合合合合曲曲曲曲线线线线常常常常称称称称为为为为“ “滞滞滞滞后后后后圈圈圈圈” ”，其其其其大大大大小小小小恰恰恰恰为为为为单单单单位位位位体体体体积积积积聚聚聚聚合合合合物物物物在在在在每每每每一一一一次次次次拉拉拉拉伸伸伸伸回回回回缩缩缩缩循循循循环环环环中中中中所所所所损损损损耗耗耗耗的的的的功功功功。内内内内耗耗耗耗的的的的结结结结果果果果为为为为聚聚聚聚合合合合物物物物所所所所吸吸吸吸收收收收的的的的能能能能量量量量(W1(W1W2)W2)用于聚合物链段分子间的内摩擦。用于聚合物链段分子间的内摩擦。用于
45、聚合物链段分子间的内摩擦。用于聚合物链段分子间的内摩擦。n n内内内内耗耗耗耗在在在在2020世世世世纪纪纪纪7070年年年年代代代代才才才才引引引引起起起起人人人人们们们们的的的的注注注注意意意意。意意意意义义义义：高高高高聚聚聚聚物物物物在在在在作作作作为为为为橡橡橡橡胶胶胶胶轮轮轮轮胎胎胎胎使使使使用用用用时时时时，要要要要求求求求内内内内耗耗耗耗越越越越小小小小越越越越好好好好；相相相相反反反反在在在在作作作作为为为为减减减减震震震震吸吸吸吸音音音音等等等等材材材材料料料料使使使使用用用用时时时时，要要要要求求求求内内内内耗耗耗耗要要要要大大大大一些才好。一些才好。一些才好。一些才好。
46、n n人们常用人们常用人们常用人们常用tgtg 来表示内耗的大小。来表示内耗的大小。来表示内耗的大小。来表示内耗的大小。n n影响内耗的因素有：影响内耗的因素有：影响内耗的因素有：影响内耗的因素有：(1) (1) 结结结结构构构构（内内内内因因因因）：侧侧侧侧基基基基数数数数目目目目越越越越多多多多，侧侧侧侧基基基基越越越越大大大大，则则则则内内内内耗耗耗耗越大。越大。越大。越大。(2) (2) 温温温温度度度度和和和和外外外外力力力力作作作作用用用用频频频频率率率率（外外外外因因因因）：只只只只有有有有在在在在玻玻玻玻璃璃璃璃化化化化转转转转变变变变区区区区内内内内耗耗耗耗最最最最为为为为明
47、明明明显显显显，因因因因而而而而通通通通过过过过tgtg T T曲曲曲曲线线线线（温温温温度度度度谱谱谱谱）的的的的峰峰峰峰值值值值可可可可以以以以测测测测得得得得T Tg g ，通通通通过过过过tgtg loglog曲曲曲曲线线线线（频频频频率率率率谱谱谱谱）的峰值能测得玻璃化转变频率。的峰值能测得玻璃化转变频率。的峰值能测得玻璃化转变频率。的峰值能测得玻璃化转变频率。模量与内耗的关系模量与内耗的关系模量与内耗的关系模量与内耗的关系若若若若 由于应力比应变领先一个相位角由于应力比应变领先一个相位角 ，则，则 0sintcos与与同相位，幅值为同相位，幅值为0cos，是弹性形变的，是弹性形变的
48、动力；动力；0costsin与与的相差为的相差为90，幅值为，幅值为0sin，消耗于克，消耗于克服聚合物分子间的摩擦阻力。服聚合物分子间的摩擦阻力。 定义定义E为同相的应力与应变的比值，为同相的应力与应变的比值，E为相差为相差90的应力与应变的比值，即的应力与应变的比值，即 则则 因此，这时的模量也应包括两个部分，用复数模因此，这时的模量也应包括两个部分，用复数模量表示如下：量表示如下：E*EiE E 弹性储存模量弹性储存模量，表示应变作用下能量在试，表示应变作用下能量在试 样样中的贮存中的贮存； E损耗模量损耗模量。n n内内内内耗耗耗耗角角角角正正正正切切切切tgtgE/EE/E，它它它它
49、与与与与在在在在一一一一个个个个完完完完整整整整周周周周期期期期应应应应力力力力作作作作用用用用下下下下所所所所消消消消耗耗耗耗的的的的能能能能量量量量与与与与所所所所储储储储存存存存的的的的最最最最大大大大位位位位能能能能之之之之比比比比成成成成正正正正比。比。比。比。n n复复复复数数数数模模模模量量量量E*E*EEiEiE与与与与频频频频率率率率和和和和温温温温度度度度有有有有关关关关，当当当当固固固固定定定定温温温温度度度度而而而而考考考考虑虑虑虑EE和和和和EE随随随随频频频频率率率率变变变变化化化化的的的的情情情情况况况况时时时时，可可可可以以以以得得得得到到到到E E 和和和和E
50、E的的的的频频频频率率率率谱谱谱谱；而而而而固固固固定定定定频频频频率率率率，改改改改变变变变温温温温度度度度时时时时则则则则得得得得到到到到温温温温度谱。度谱。度谱。度谱。E* 二、粘弹性的实验方法二、粘弹性的实验方法二、粘弹性的实验方法二、粘弹性的实验方法1.1.1.1.静态粘弹性的实验方法静态粘弹性的实验方法静态粘弹性的实验方法静态粘弹性的实验方法n n静态粘弹性的实验方法主要由两种：高温蠕变仪和静态粘弹性的实验方法主要由两种：高温蠕变仪和静态粘弹性的实验方法主要由两种：高温蠕变仪和静态粘弹性的实验方法主要由两种：高温蠕变仪和应力松弛仪。应力松弛仪。应力松弛仪。应力松弛仪。n n温温温温
51、度度度度：20 20 200 200 ，单单单单丝丝丝丝试试试试样样样样（直直直直径径径径：2.5 2.5 mmmm，长长长长度：度：度：度：30 cm30 cm）n n应应应应变变变变随随随随时时时时间间间间的的的的变变变变化化化化通通通通过过过过其其其其一一一一端端端端穿穿穿穿过过过过的的的的差差差差动动动动变变变变压压压压器器器器来来来来测测测测量量量量。测测测测量量量量一一一一个个个个温温温温度度度度的的的的蠕蠕蠕蠕变曲线约需变曲线约需变曲线约需变曲线约需20 h20 h。n n在在在在恒恒恒恒温温温温恒恒恒恒应应应应变变变变条条条条件件件件下下下下测测测测定定定定应应应应力力力力随随
52、随随时时时时间间间间的的的的变变变变化化化化，利利利利用用用用模模模模量量量量比比比比试试试试样样样样大大大大得得得得多多多多的的的的弹弹弹弹簧簧簧簧片片片片，通通通通过过过过其其其其位位位位置置置置改改改改变变变变来来来来测测测测定定定定拉拉拉拉伸伸伸伸时时时时试试试试样样样样的的的的的的的的应应应应力力力力松松松松弛弛弛弛。试试试试样样样样被被被被拉拉拉拉杆杆杆杆拉拉拉拉长长长长时时时时，弹弹弹弹簧簧簧簧片片片片向向向向下下下下弯弯弯弯曲曲曲曲，试试试试样样样样发发发发生生生生应应应应力力力力松松松松弛弛弛弛时时时时，弹弹弹弹簧簧簧簧片片片片又又又又逐逐逐逐渐渐渐渐回回回回复复复复原原原原
53、状状状状。利利利利用用用用差差差差动动动动变变变变压压压压器器器器测测测测定定定定弹弹弹弹簧簧簧簧片片片片的的的的回回回回复复复复形变，然后换算成应力。形变，然后换算成应力。形变，然后换算成应力。形变，然后换算成应力。增长型增长型停止型停止型稳变型稳变型tt/h40020002040温度：温度：30负荷：负荷：0.1MPa0.1MPa蠕变线蠕变线42.21%回弹线回弹线44.21%形变为形变为37.21%29.75%蠕变曲线示意图蠕变曲线示意图天然橡胶的压缩蠕变曲线和回天然橡胶的压缩蠕变曲线和回弹弹停止型停止型减小型减小型应力松弛曲线示意图应力松弛曲线示意图t2. 2. 动态粘弹性的实验方法动
54、态粘弹性的实验方法动态粘弹性的实验方法动态粘弹性的实验方法类型类型类型类型测试方法例子测试方法例子测试方法例子测试方法例子频率范围频率范围频率范围频率范围自由衰减振动法自由衰减振动法自由衰减振动法自由衰减振动法受迫振动共振法受迫振动共振法受迫振动共振法受迫振动共振法受迫振动非共振法受迫振动非共振法受迫振动非共振法受迫振动非共振法扭摆法，扭辫法扭摆法，扭辫法扭摆法，扭辫法扭摆法，扭辫法(Torsion braid analysis, (Torsion braid analysis, TBA)TBA)振簧法振簧法振簧法振簧法粘弹谱仪粘弹谱仪粘弹谱仪粘弹谱仪(Rheovibron)(Rheovibr
55、on)、动态热机械分析法、动态热机械分析法、动态热机械分析法、动态热机械分析法（Dynamic Dynamic thermomechanical thermomechanical analysis, DMAanalysis, DMA）声波传播法声波传播法声波传播法声波传播法0.10.110 Hz10 Hz505050,000 Hz50,000 Hz1010-3-310102 2 HzHz10105 510107 7 HzHzn n所所所所得得得得信信信信息息息息：TgTg、多多多多重重重重转转转转变变变变、结结结结晶晶晶晶性性性性、交交交交联联联联、相相相相分分分分离离离离、聚聚聚聚集集集集态
56、态态态等结构与性能多方面的信息。等结构与性能多方面的信息。等结构与性能多方面的信息。等结构与性能多方面的信息。n n实实实实验验验验得得得得到到到到两两两两种种种种力力力力学学学学谱谱谱谱图图图图，即即即即温温温温度度度度谱谱谱谱和和和和频频频频率率率率谱谱谱谱，温温温温度度度度谱谱谱谱和和和和频频频频率率率率谱统称为高聚物的力学图谱。谱统称为高聚物的力学图谱。谱统称为高聚物的力学图谱。谱统称为高聚物的力学图谱。 扭摆法扭摆法扭摆法扭摆法n n测定聚合物的切变模量测定聚合物的切变模量测定聚合物的切变模量测定聚合物的切变模量和对数减量。和对数减量。和对数减量。和对数减量。原理：高聚物一端固定，另
57、一端与一个自由振动的惯原理：高聚物一端固定，另一端与一个自由振动的惯性体相连接。当由外力使惯性体扭转一个角度时，试性体相连接。当由外力使惯性体扭转一个角度时，试样受到一扭转变形，外力除去后，由于试样的弹性回样受到一扭转变形，外力除去后，由于试样的弹性回复力使惯性体开始做扭转自由振动，因此这一装置就复力使惯性体开始做扭转自由振动，因此这一装置就称为扭摆。由于试样内部高分子的内摩擦作用，振动称为扭摆。由于试样内部高分子的内摩擦作用，振动受到阻尼衰减，振幅随时间增加而减小。受到阻尼衰减，振幅随时间增加而减小。n n扭扭扭扭摆摆摆摆法法法法中中中中通通通通常常常常用用用用更更更更直直直直接接接接的的的
58、的参参参参数数数数“对对对对数数数数减减减减量量量量”来来来来表表表表征征征征力力力力学学学学损损损损耗。耗。耗。耗。定义为两个相继振动的振幅的比值的自然对数。定义为两个相继振动的振幅的比值的自然对数。定义为两个相继振动的振幅的比值的自然对数。定义为两个相继振动的振幅的比值的自然对数。 由由和正弦振动的周期和正弦振动的周期P可求得切变储能模量可求得切变储能模量G、损耗模量、损耗模量G和内耗角正切和内耗角正切tg。 当当很小时，很小时，式中：式中：P为正弦振动的周期，为正弦振动的周期，I为转动惯量，为转动惯量，K为常数为常数 n n以以以以合合合合适适适适的的的的温温温温度度度度间间间间隔隔隔隔
59、在在在在不不不不同同同同温温温温度度度度下下下下进进进进行行行行扭扭扭扭摆摆摆摆试试试试验验验验，可可可可得得得得到到到到样样样样品品品品的的的的一一一一系系系系列列列列的的的的GG和和和和tgtg值值值值，用用用用其其其其分分分分别别别别对对对对温温温温度度度度作作作作图图图图，即即即即可可可可得得得得到到到到该该该该样样样样品的动态力学谱。品的动态力学谱。品的动态力学谱。品的动态力学谱。扭辫法扭辫法扭辫法扭辫法n n2020世世世世纪纪纪纪6060年年年年代代代代发发发发明明明明，其其其其原原原原理理理理和和和和数数数数据据据据处处处处理理理理方方方方法法法法均均均均与与与与扭扭扭扭摆摆摆
60、摆法法法法类类类类似似似似，扭扭扭扭辫辫辫辫法法法法是是是是在在在在扭扭扭扭摆摆摆摆法法法法基基基基础础础础上上上上发发发发展展展展出出出出来来来来的的的的，同属于自由衰减振动。同属于自由衰减振动。同属于自由衰减振动。同属于自由衰减振动。n n二二二二者者者者的的的的主主主主要要要要区区区区别别别别在在在在于于于于制制制制样样样样不不不不同同同同，扭扭扭扭辫辫辫辫法法法法是是是是将将将将聚聚聚聚合合合合物物物物溶溶溶溶液液液液或或或或熔熔熔熔融融融融体体体体浸浸浸浸渍渍渍渍在在在在一一一一特特特特制制制制的的的的辫辫辫辫子子子子上上上上进进进进行行行行测测测测试试试试，适适适适用用用用于于于于
61、难难难难成成成成型型型型的的的的聚聚聚聚合合合合物物物物测测测测试试试试，并并并并易易易易于于于于做做做做胶胶胶胶状状状状树树树树脂脂脂脂的的的的固固固固化反应研究。化反应研究。化反应研究。化反应研究。 n n实实实实验验验验时时时时，启启启启动动动动器器器器使使使使辫辫辫辫子子子子扭扭扭扭转转转转一一一一定定定定的的的的角角角角度度度度，它它它它便便便便自自自自由由由由扭扭扭扭动动动动起起起起来来来来，带带带带动动动动换换换换能能能能盘盘盘盘转转转转动动动动使使使使上上上上、下下下下偏偏偏偏振振振振片片片片间间间间夹夹夹夹角角角角周周周周期期期期性性性性变变变变化化化化，从从从从而而而而使使
62、使使透透透透射射射射光光光光强强强强度度度度发发发发生生生生变变变变化化化化，这这这这种种种种变变变变化化化化由由由由光光光光电电电电池池池池转转转转变变变变成成成成电电电电信信信信号号号号后后后后，由由由由记记记记录录录录仪仪仪仪记记记记录录录录出出出出与与与与扭摆法衰减曲线相似的图形。扭摆法衰减曲线相似的图形。扭摆法衰减曲线相似的图形。扭摆法衰减曲线相似的图形。由可测的周期由可测的周期由可测的周期由可测的周期P P和振幅和振幅和振幅和振幅A A ，由公式，由公式，由公式，由公式计算计算计算计算。n n由由由由P P可得到相对刚度可得到相对刚度可得到相对刚度可得到相对刚度1/P1/P2 2，
63、n n由由由由 和和和和1/P1/P2 2可得模量的相对值。由可得模量的相对值。由可得模量的相对值。由可得模量的相对值。由 和和和和1/P1/P2 2对对对对T T作图，可获得转作图，可获得转作图，可获得转作图，可获得转变温度。变温度。变温度。变温度。n n扭辫法只能获得模量的相对值，因为样品是附在辫子上的。扭辫法只能获得模量的相对值，因为样品是附在辫子上的。扭辫法只能获得模量的相对值，因为样品是附在辫子上的。扭辫法只能获得模量的相对值，因为样品是附在辫子上的。 动态粘弹谱（动态粘弹谱（动态粘弹谱（动态粘弹谱（Dynamic Viscoelastic Spectroscopy, Dynamic
64、 Viscoelastic Spectroscopy, DVESDVES）n n动动动动态态态态粘粘粘粘弹弹弹弹谱谱谱谱是是是是目目目目前前前前用用用用于于于于研研研研究究究究聚聚聚聚合合合合物物物物的的的的热热热热力力力力学学学学性性性性能能能能的的的的几几几几种种种种方方方方法中应用最广泛的方法，自动化程度高，灵敏度高。法中应用最广泛的方法，自动化程度高，灵敏度高。法中应用最广泛的方法，自动化程度高，灵敏度高。法中应用最广泛的方法，自动化程度高，灵敏度高。n n动态粘弹谱法是非共振强迫振动法。动态粘弹谱法是非共振强迫振动法。动态粘弹谱法是非共振强迫振动法。动态粘弹谱法是非共振强迫振动法。
65、n n试试试试样样样样在在在在控控控控温温温温箱箱箱箱中中中中，两两两两端端端端被被被被夹夹夹夹在在在在夹夹夹夹具具具具中中中中，一一一一端端端端的的的的夹夹夹夹具具具具接接接接振振振振荡荡荡荡器器器器，另另另另一一一一端端端端的的的的夹夹夹夹具具具具接接接接传传传传感感感感器器器器。振振振振荡荡荡荡器器器器将将将将一一一一定定定定频频频频率率率率的的的的正正正正弦弦弦弦变变变变化化化化的的的的应应应应力力力力作作作作用用用用于于于于试试试试样样样样，同同同同时时时时此此此此应应应应变变变变也也也也反反反反应应应应到到到到平平平平移移移移器器器器，试试试试样样样样产产产产生生生生的的的的应应应
66、应力力力力则则则则由由由由传传传传感感感感器器器器接接接接收收收收。平平平平移移移移器器器器和和和和传传传传感感感感器器器器将将将将接接接接收收收收到到到到的的的的应应应应变变变变和和和和应应应应力力力力的的的的变变变变化化化化信信信信号号号号同同同同时时时时输输输输送送送送到到到到信信信信号号号号放放放放大大大大器器器器和和和和计计计计算算算算机机机机，经经经经放放放放大大大大的的的的信信信信号号号号输输输输入入入入记记记记录录录录仪仪仪仪可可可可绘绘绘绘制制制制出出出出模模模模量量量量温温温温度度度度、内内内内切切切切角角角角正正正正切切切切温温温温度度度度的的的的关关关关系系系系曲线。曲
67、线。曲线。曲线。3 3测定结果示例测定结果示例测定结果示例测定结果示例典型非晶态聚合物的温度谱典型非晶态聚合物的温度谱 典型非晶态聚合物的频率谱典型非晶态聚合物的频率谱 n n在在在在T Tg g以以以以下下下下，聚聚聚聚合合合合物物物物模模模模量量量量约约约约为为为为10101010达达达达因因因因/cm/cm2 2，随随随随温温温温度度度度T T变变变变化化化化不不不不大大大大，剧剧剧剧变变变变开开开开始始始始时时时时，即即即即为为为为T Tg g点点点点。在在在在玻玻玻玻璃璃璃璃化化化化转转转转变变变变区区区区，模模模模量量量量大大大大约约约约下下下下降降降降10001000倍倍倍倍，进
68、进进进入入入入橡橡橡橡胶胶胶胶态态态态平平平平台台台台区区区区，模模模模量量量量约约约约为为为为10107 7达达达达因因因因/cm/cm2 2，经经经经过过过过第第第第二二二二个个个个转转转转变变变变区区区区，进进进进入入入入液液液液体体体体流流流流动动动动区区区区，模模模模量再次大幅降低。量再次大幅降低。量再次大幅降低。量再次大幅降低。n n在在在在玻玻玻玻璃璃璃璃态态态态和和和和橡橡橡橡胶胶胶胶态态态态，内内内内耗耗耗耗均均均均较较较较小小小小。前前前前者者者者，因因因因为为为为仅仅仅仅发发发发生生生生不不不不耗耗耗耗能能能能的的的的普普普普弹弹弹弹性性性性变变变变，后后后后者者者者由由
69、由由于于于于分分分分子子子子链链链链段段段段的的的的自自自自由由由由运运运运动动动动程程程程度度度度加加加加大大大大，产产产产生生生生可可可可逆逆逆逆的的的的高高高高弹弹弹弹形形形形变变变变，应应应应力力力力和和和和应应应应变变变变相相相相位位位位差差差差 很很很很小小小小。在在在在粘粘粘粘流流流流态态态态，分分分分子子子子产产产产生生生生相相相相互互互互滑滑滑滑移移移移，因因因因而而而而内内内内耗耗耗耗急急急急剧剧剧剧增增增增加加加加。在在在在T Tg g转转转转变变变变区区区区，由由由由于于于于链链链链段段段段开开开开始始始始运运运运动动动动，而而而而体体体体系系系系粘粘粘粘度度度度还还还
70、还很很很很大大大大，链链链链段段段段运运运运动动动动时时时时摩摩摩摩擦擦擦擦阻力比较大，因此阻力比较大，因此阻力比较大，因此阻力比较大，因此 较大。较大。较大。较大。在程序温度下测量物质在振动（拉伸、压缩、弯曲、剪切等方在程序温度下测量物质在振动（拉伸、压缩、弯曲、剪切等方式）负荷下动态模量和力学损耗与温度关系。式）负荷下动态模量和力学损耗与温度关系。DMA 242动态力动态力学分析仪，频率范围：学分析仪，频率范围：0.01100 Hz(25个固定频率个固定频率); 控温范围：控温范围：-170 oC600 oC，加热速率：，加热速率：0.120 oC/min，冷却速率：，冷却速率：0.110
71、 oC/min。主要应用：研究聚合物的玻璃化转变和次级转变；研究多相聚主要应用：研究聚合物的玻璃化转变和次级转变；研究多相聚合物体系的结构；研究聚合物的动态应力合物体系的结构；研究聚合物的动态应力应变行为；研究聚应变行为；研究聚合物的交联和固化过程；评价聚合物材料的耐久性、吸音或阻合物的交联和固化过程；评价聚合物材料的耐久性、吸音或阻尼特性。尼特性。作业：n n1. 名名词词解解释释：力力学学松松弛弛、蠕蠕变变、应应力力松松弛弛、滞后、力学损耗滞后、力学损耗n n2.画画出出线线型型非非晶晶态态高高聚聚物物、交交联联聚聚合合物物、结结晶晶聚聚合合物物的的典典型型温温度度形形变变曲曲线线，它它们们各各有什么特点？有什么特点？ n n3.比较扭摆法和扭辫法。比较扭摆法和扭辫法。
