半晶聚合物的应力应变行为及其与形态结构的关系
【摘要】：本文在简要回顾聚合物特别是半晶聚合物的应力应变行为和屈服特性,以及特殊的二次屈服行为的基础上,从温度活化的分子活动性、应力活化的分子活动性、热历史的影响以及聚合物、聚合物共混物和聚合物复合体系的应力应变行为的形态结构依赖性等方面综述了半晶聚合物的应力应变行为的影响因素,进而提出了本论文工作的基本思路。首先研究了聚烯烃应力应变行为的测试条件依赖性。发现室温下高密度聚乙烯(HDPE)、均聚聚丙烯(iPP)和共聚聚丙烯(cPP)在较宽的应变速率范围内均表现出典型的半晶聚合物应力应变特性,而低密度聚乙烯(LDPE)不出现屈服点,线性低密度聚乙烯(LLDPE)则出现特殊的二次屈服现象和显著的应变硬化现象。随着拉伸速度增大,各种聚烯烃应力应变行为的基本特征基本不变,但应力应变曲线整体上有所抬升,断裂伸长率降低; LLDPE在一定的拉伸速率范围内,随拉伸速率上升,二次屈服现象受到抑制。一定的温度范围内,聚烯烃材料的应力应变行为均表现出良好的相似性;随拉伸温度提高,拉伸强度大幅度下降而断裂伸长显著提高。一定温度范围内聚烯烃均出现显著的应力波动现象,形变不均匀、不稳定。在温度场和拉伸力场耦合作用时,iPP在不同温度下的拉伸屈服应力与对数应变速率均呈线性关系,同时也受到分子量的影响;高温下拉伸比的变化不会改变厚片形变的基本特征,但拉伸比提高后,应变硬化现象比较明显。其次研究了形态结构对聚烯烃应力应变行为的影响。发现iPP中加入α晶成核剂后结晶速率、结晶度、熔点有所提高,而β晶成核剂使体系中α晶和β晶共存。晶体形态的变化对应力应变曲线总体特征影响不大,但α晶成核剂使体系屈服强度(σy)和拉伸模量(E)略有提高,断裂伸长率(εb)略有降低,而由于β晶的引入,β晶成核体系σy和E均在成核剂用量较低时有所降低,成
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TQ317
【目录】：
· 摘要2-5
· ABSTRACT:5-11
· 1. 前言11-37
· 1.1 聚合物的形变行为和屈服现象11-18
· 1.1.1 聚合物的形变行为和屈服特性11-14
· 1.1.2 聚合物的二次屈服行为14-18
· 1.2 聚合物形变行为的影响因素和分子机理18-30
· 1.2.1 温度活化的分子活动性19-21
· 1.2.2 应力活化的分子活动性21-23
· 1.2.3 热历史的影响23-24
· 1.2.4 聚合物应力应变特性和形变行为与微观结构的关系24-26
· 1.2.4.1 与结晶结构的关系24-26
· 1.2.4.2 与取向结构的关系26
· 1.2.5 填充聚合物体系26-30
· 1.2.6 聚合物共混体系30
· 1.3 本论文的目的意义30-31
· 参考文献31-37
· 2. 聚乙烯、聚丙烯工程应力应变行为的测试条件依赖性37-55
· 2.1 试验部分38-39
· 2.1.1 原材料38
· 2.1.2 实验设备38
· 2.1.3 试样制备38-39
· 2.1.4 性能测试39
· 2.2 结果与讨论39-53
· 2.2.1 拉伸速度依赖性39-42
· 2.2.2 温度依赖性42-49
· 2.2.3 温度场与拉伸力场耦合作用下的应力应变行为49-52
· 2.2.3.1 高温下拉伸速度对应力应变行为的影响49-51
· 2.2.3.2 拉伸比的影响51
· 2.2.3.3 拉伸温度的影响51-52
· 2.2.4 讨论52-53
· 2.3 结论53
· 参考文献53-55
· 3 聚乙烯、聚丙烯应力应变行为与形态结构的关系55-97
· 3.1 试验部分56-59
· 3.1.1 原材料56-57
· 3.1.2 实验设备57
· 3.1.3 试样制备57-58
· 3.1.4 性能测试58-59
· 3.2 应力应变行为与结晶结构的关系59-70
· 3.2.1 应力应变行为与结晶度的关系59-65
· 3.2.2 应力应变行为与结晶形态的关系65-66
· 3.2.3 高温拉伸过程中的应力诱导结晶行为66-70
· 3.3 无机填料填充聚烯烃体系的应力应变行为70-89
· 3.3.1 填料形状的影响70-73
· 3.3.2 填料尺寸的影响73-79
· 3.3.3 填料含量的影响79-89
· 3.4 聚烯烃共混体系的应力应变行为89-93
· 3.4.1 共混组成的影响89-92
· 3.4.2 相态结构的影响92-93
· 3.5 结论93-94
· 参考文献94-97
· 4 聚酰胺6 的二次屈服行为97-120
· 4.1 前言97-99
· 4.2 实验部分99-101
· 4.2.1 主要原料与设备99-100
· 4.2.2 试样制备100
· 4.2.3 性能测试100-101
· 4.3 结果与讨论101-118
· 4.3.1 聚酰胺6 的二次屈服行为和拉伸速度的影响101-108
· 4.3.2 拉伸温度的影响108-109
· 4.3.3 结晶度的影响109-115
· 4.3.4 模温的影响115-116
· 4.3.5 吸水率的影响116-117
· 4.3.6 讨论117-118
· 4.4 结论118-119
· 参考文献119-120
· 5 低应变速率下预制裂纹试样的应力应变行为和断裂特性120-146
· 5.1 评价聚合物填充体系断裂韧性的常用方法及影响因素120-123
· 5.1.1 线弹理论121
· 5.1.2 J 积分方法121
· 5.1.3 基本断裂功方法121-123
· 5.2 实验部分123-124
· 5.2.1 原材料、试样制备和性能测试123
· 5.2.2 试样制备123-124
· 5.2.3 性能测试124
· 5.3 结果与讨论124-143
· 5.3.1 几种通用聚烯烃材料的破坏行为124-128
· 5.3.2 GB/LLDPE 体系128-135
· 5.3.2.1 应力-应变行为128-130
· 5.3.2.2 玻璃微珠粒径的影响130-132
· 5.3.2.3 玻璃微珠含量的影响132-134
· 5.3.2.4 玻璃微珠表面处理的影响134-135
· 5.3.3 GB/LDPE 体系135-139
· 5.3.4 GB/PP 体系139-143
· 5.3.5 讨论143
· 5.4 结论143-144
· 参考文献144-146
· 6 总结论及进一步工作的设想146-149
· 6.1 总结论146-148
· 6.2 进一步工作的设想148-149
· 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果149-153
· 致谢153
