高分子材料形变的简单介绍

高分子材料从低温到高温,随温度的变化,形变如何变化,有哪些特征参数出现...

高分子材料要看它是什么样的，一般来说线性高分子在低温呈玻璃态，随着温度的升高出现玻璃态转变温度也就是Tg，转化后变软具备弹性，也就是高弹态，这个时候如果分子链结构比较规整会结晶，会有结晶峰出现，再加热会结晶态融化，变为粘流态，成为可以流动的熔体，再加热有可能发生氧化降解等反应。

加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。 SMA的形状记忆效应源于热弹性马氏体相变，这种马氏体一旦形成，就会随着温度下降而继续生长，如果温度上升它又会减少，以完全相反的过程消失。两项自由能之差作为相变驱动力。两项自由能相等的温度T0称为平衡温度。

强迫高弹形变（又称大形变） 过了Y点应力反而降低，这是由于此时在大的外力帮助下，玻璃态聚合物本来被冻结的链段开始运动，高分子链的伸展提供了材料的大的形变。这种运动本质上与橡胶的高弹形变一样，只不过是在外力作用下发生的，为了与普通的高弹形变相区别，通常称为强迫高弹形变。

具有温度依赖性 高分子材料一般都受温度影响，橡胶在低温时处于玻璃态变硬变脆，在高温时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃烧等。具有老化现象 如同金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶 也会因环境条件变化而发生老化，使性能变坏，使用寿命缩短。

弹性变形：高分子材料等都具有弹性变形能力的材料。产生变形的原因不同 塑性变形：晶粒内的原子结构会存在各种缺陷，由于位错的存在，晶体在受力后原子容易沿位错线运动，降低晶体的变形抗力。通过位错运动的传递，滑移使一部分晶粒滑移形成滑移带，很多滑移带集合起来就成为可见的变形。

无定型高分子材料在确定外力下的的形变-温度曲线

1、聚合物材料在四种基本力学状态间转换：玻璃态、粘弹态、高弹态（橡胶态）和粘流态。玻璃化转变则发生在高弹态与玻璃态之间，从分子层面来说，它是高分子无定形部分从冻结状态向活动状态的松弛过程，不涉及相变热，属于二级相变，即主转变。

2、对于非晶聚物，对它施加恒定的力，观察它发生的形变与温度的关系，通常特称为温度形变曲线或热机械曲线。非晶聚物有三种力学状态，它们是玻璃态、高弹态和粘流态。

3、然而，当温度升高到Tg这个临界点，高分子结构开始经历从冻结到流动的微妙转变，进入粘弹态，形变显著增加。进一步提升温度，形变量逐渐增大，直至材料进入粘流态，形变不再可逆。Tg是玻璃态和高弹态之间那道微妙的桥梁，标志着无定形部分从静态冻结状态向动态流动状态的转变。

4、而玻璃化转变则是高弹态和玻璃态之间的转变，从分子结构上讲，玻璃化转变温度是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象，而不象相转变那样有相变热，所以它是一种二级相变（高分子动态力学中称主转变）。

5、测定聚合物玻璃化温度的方法主要有以下几种：1．膨胀计法 在膨胀计内装入适量的受测聚合物，通过抽真空的方法在负压下将对受测聚合物没有溶解作用的惰性液体充入膨胀计内，然后在油浴中以一定的升温速率对膨胀计加热，记录惰性液体柱高度随温度的变化。

高分子材料为什么会形变?

1、影响温度-形变曲线的因素 自身性质 组成、化学结构、分子量、结晶度、交联度等因素。 实验条件 ①升温速率：由运动的松弛性质决定，升温速度快，测得的 Tg、Tf 都较高； ②载荷大小：增加载荷有利于运动过程的进行，因此 Tg、Tf 均会下降，且高弹态会不明显； ③试样尺寸。

2、蠕变：材料（高分子材料）在恒定的外界条件下T、P ，在恒定的外力σ下，材料变形长度随时间t的增加而增加的现象。

3、要是用一句话来回答塑料零件（高分子材料）变形的本质那就是：分子链的运动。高分子材料之所以能够有着与传统材料相匹敌的强度，其主要是因是组成高分子材料的化合物分子量较高。

4、【答案】： 温度升高到粘流态时，分子热运动强烈到足以使分子链间的缠结松弛，分子整链发生相对滑移。曲线上高弹平台消失，材料发生不可逆形变和流动。

5、其中弹性形变是在应力刚开始作用在上面时发生的，这一点金属材料也有。然而当高分子材料承受的应力发展到一定程度时会发生屈服现象，然后在应力不变的情况下出现大的形变，这一过程叫做冷拉，也叫强迫高弹形变，然后会发生断裂。金属在受到外力是同样也先会发生弹性形变，然后发生范性形变。

高分子材料在外力作用下为什么会变形?

1、蠕变：材料（高分子材料）在恒定的外界条件下T、P ，在恒定的外力σ下，材料变形长度随时间t的增加而增加的现象。

2、比如说，我们都知道大部分通用高分子材料是不耐热的，若把你说的零件在高温下使用，高温使得分子链运动能力增强，分子链稍微受外力就开始运动，就会失去强度，因此就会变形。

3、弹性变形：材料在外力作用下产生弹性变形后，当外力去除后变形完全消失恢复原状。能产生变形的材料不同 塑性变形：金属、塑料等都具有不同程度的塑性变形能力的材料。弹性变形：高分子材料等都具有弹性变形能力的材料。

4、高弹态：当温度升到玻璃化转变温度以上时，分子热运动的能量增加，链段能运动，但大分子链仍被冻结，聚合物受外力作用时，由于链段能自由，产生的变形较小，外力除去后又会逐步恢复原状，并且变形是可逆的。

5、所以有流动性。交联的聚合物由于分子链间化学交联点的作用则不能流动。高弹态是聚合物特有的力学状态。粘流态特征是会产生随着时间延长而增长的不可逆形变，产生流动的粘液，高聚物如合成塑料加工成型、合成纤维纺丝等，都是在高聚物的黏流态下进行的。

6、长流变是指物质受力作用后在一定时间内持续变形的现象。这种变形是渐进的、缓慢的，而且随着时间的推移，其变形程度会越来越大。长流变是许多材料力学中的重要性质，特别是对于高分子材料、黏稠的液体和软物质等具有重要意义。长流变的发生需要物质具有一定的黏滞性和流动性。

高分子材料和陶瓷材料变形有何特点?

1、陶瓷材料受接触应力后，在局部的应力集中区表层发生塑性变形，或在水、空气、介质、气氛的影响下形|成易塑性变形的表层，进而开裂产生磨屑，因此，陶瓷的摩擦磨损行为对表而状态极为敏感。陶瓷材料的抗冲蚀性能不仅与组分纯度有关，还与制备工艺密切相关。

2、比强度高。接近或超过钢材，是一种优良的轻质高强材料。（3）有良好的韧性。高分子材料在断裂前能吸收较大的能量。（4）减摩、耐磨性好。有些高分子材料在无润滑和少润滑的条件下，它们的耐磨、减摩性能是金属材料无法比拟的。（5）电绝缘性好。电绝缘性可与陶瓷、橡胶媲美。（6）耐蚀性。

3、之间的主要区别在于化学键不同。金属：金属键 高分子：共价键（主价键）+范德瓦尔键（次价键）陶瓷：离子键和共价键。普通陶瓷，天然粘土为原料，混料成形，烧结而成。工程陶瓷：高纯、超细的人工合成材料，精确控制化学组成。工程陶瓷的性能：耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好。

4、在三维空间的排列状况。绝大多数金属材料的结构为晶体即原子排列具有一定的规律；组成高分子材料的分子链的聚集状态有晶态（分子链在空间规则排列，如折叠状或平行状等），部分晶态（分子链在空间部分规则排列）和非晶态（也称玻璃态）；陶瓷材料的结构由晶体相、非晶体相等构成，而晶体相识最主要的组成相。

5、金属当然是金属键了，构成是金属原子，特性有很多：金属光泽、导电性、延展性等。高分子材料构成为化学键和范德华力，构成原子多为非金属原子，特性比如绝缘性，根据是橡胶、纤维还是其他会有不同的性质。陶瓷材料多为范德华力，构成多为硅酸盐类，特性包括绝缘性、耐高温、耐低温等等。

6、特点：高分子材料包括聚合物等，具有良好的绝缘性能、耐腐蚀性、加工性能等。它们广泛应用于制造各种零部件和制品，如塑料、橡胶等。陶瓷材料 特点：陶瓷材料具有高温稳定性、良好的绝缘性能、硬度高等特点，广泛应用于建筑、电子、航空航天等领域。此外，陶瓷材料还具有良好的化学稳定性和抗腐蚀性。