高聚物模量
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高聚物模量 - 高聚物模量
按照應(yīng)力作用方式的不同,可分為單軸拉伸時(shí)的楊氏模量E,剪切時(shí)的切變模量G和靜壓力下的體積模量B。對(duì)于各向同性的材料,三種模量之間有下述關(guān)系:E=2G(1+v)=3B(1-2v)。式中v為泊松比,對(duì)于高彈物質(zhì),v接近0.5。對(duì)于各向異性的材料,一般至少有5個(gè)或6 個(gè)獨(dú)立的彈性模量。楊氏模量可以用拉伸、彎曲和壓縮時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變間的關(guān)系來求得,其計(jì)算公式分別為: (拉伸)
(彎曲)
(壓縮)
當(dāng)拉伸(或壓縮)時(shí),式中F/A為單位面積受的力,L0和L分別為原始長(zhǎng)度和拉伸(或壓縮)后的長(zhǎng)度。當(dāng)彎曲時(shí),L0為兩支點(diǎn)間距離;Y為彎曲梁中間撓度;F為負(fù)荷重量;C、D為厚度和寬度。通過自由振動(dòng)和共振振動(dòng)可以求出楊氏或切變動(dòng)態(tài)模量。也可以利用波動(dòng)傳遞技術(shù),用超聲波測(cè)定纖維及薄窄條試樣的楊氏模量。
高聚物模量的測(cè)試值與試驗(yàn)速率(或作用頻率)和溫度有關(guān)。試驗(yàn)速率越快(或作用頻率越高),模量越高;溫度越高,模量越低。在玻璃化溫度附近,溫度對(duì)模量的影響表現(xiàn)得最為明顯,半結(jié)晶性高聚物的模量約變化兩個(gè)數(shù)量級(jí),非晶態(tài)高聚物的模量約變化三個(gè)數(shù)量級(jí)。在玻璃化溫度以下,,高聚物的模量約為 109~1010牛/米2(1牛/米2=1帕)。在略高于玻璃化溫度時(shí),結(jié)晶度和非晶態(tài)高聚物的分子量都對(duì)模量有影響,提高結(jié)晶度和增大分子量都能使模量升高。一般,增塑劑能使高聚物模量下降,剛性填料能使模量上升。取向高聚物由于分子鏈在取向方向進(jìn)行有序排列,因而模量在這個(gè)方向上升,而在取向的垂直方向下降。
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