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聚合物的黏弹性 - Coggle Diagram
聚合物的黏弹性
描述聚合物黏弹性的力学模型
Voigt模型：描述
交联
聚合物的
蠕变
过程，弹簧与黏壶的
并联
模型
Burger模型：四元件模型，能够较为完整的描述
线性
聚合物的
蠕变
曲线
Maxwell模型：描述
线性
聚合物的
应力松弛
过程 弹簧与黏壶的
串联
模型
时温等效原理：高分子具有弛豫特性，不仅与温度有关还与时间有关，在温度不变的情况下，改变外力作用的时间同样可以使得聚合物表现出三种力学状态，表明时温等效。
根据WLF方程，和移动因子可以绘制模量时间曲线并移动（以Tg为参考温度）
力学松弛
应力松弛
在
恒温、恒定形变
的条件下：试样内部的应力随时间的延长而逐渐减小
原因
：高聚物试样被拉长、分子不平衡过渡到平衡的构象，即链段顺着外力的方向运动衣减少或消除内部应力
链段顺着外力的方向运动，以减小或消除内部应力，交联聚合物不发生
黏流形变
，应力不会松弛至零。
滞后和力学损耗
理想黏性液体：应变落后于应力90度（π/2）
高分子黏弹体：应变比应力落后（0到90度）
理想弹性固体，施加应力，应变瞬时响应
高聚物在交变的应力作用下，形变落后于应力变化，称为滞后
原因：链段在运动时要受到内摩擦力的作用，链段的运动跟不上外力的变化，应变落后于应力
刚性分子的滞后现象小，柔性分子滞后现象严重
与外力作用的频率（时间）和温度有关。在一定的频率范围内和Tg附近几十度的范围内滞后现象严重。时温等效（外力作用频率和降低温度）
蠕变：
恒定温度
、较小
恒定外力
下形变随时间的增加而增大
高弹形变
：外力作用时间和链段运动所需要的弛豫时间有相同的数量级是，链段运动使卷曲的分子链伸展开来（形变量大，回复是逐渐的，可逆的）运动机理：是链段运动，是构象变化（卷曲到伸展）克服分子间作用力不能瞬时完成
黏性形变
——永久变形 分子链之间没有化学交联，外力作用时间和整根分子链运动的弛豫时间有相同数量级时，有分子间的相对滑移，称为黏性流动
1、
瞬时普弹形变
：瞬时产生、瞬时回复（运动机理：键长键角的变化，是符合胡克定律的）
温度依赖性
：蠕变性能反映材料的尺寸稳定性和长期负载能力，分子链柔性越大，蠕变越大。橡胶的交联，能够提高抗蠕变性能
应变落后于应力时，则发生滞后现象，每一循环变化中有能量被消耗掉，转化为热能，能量用来提供链段运动时克服内摩擦力——力学损耗
动态模量
储能模量
损耗角正切
引言
理想弹性固体：符合胡克定律，应力与应变成正比，比值为常数理想黏性液体，符合牛顿定律，
耗能性
：能量全部用于克服内阻，无储存
依时性
：形变随时间线性发展
储能性
：能量储存为应变能，无能量损耗
瞬时性
：不依赖时间
高分子固体
：不服从胡克定律，受力时形变随时间逐渐发展，除去外力后形变逐渐回复，且往往残留永久变形——高分子固体在变形过程中包含有黏流形变
高分子流体
：不服从牛顿流体定律 粘度随剪切速率变化，包含熵弹性形变，储存部分能量——高分子液体在流动过程中包含可回复的弹性形变
高分子材料的力学行为通常表现为弹性与黏性相结合的特性，称为
黏弹性
，本质是由于聚合物分子运动具有
弛豫特性
产生原因：分子间存在内摩擦作用，分子运动需要时间，分子响应与外力达不到平衡
力学弛豫：聚合物的力学性质随时间的变化，表现为蠕变、应力松弛、滞后、内耗
外力作用时间
和
温度
（
时温等效
）