第八章聚合物的屈服和断裂

第八章聚合物的屈服和断裂

第八章聚合物的屈服和断裂

一、基本概念

1、韧性破坏；脆性破坏；脆化温度

2、强迫高弹形变；冷流；细颈

3、银纹；屈服；银纹屈服；剪切屈服

4、拉伸强度；抗弯强度；弯曲模量；冲击强度；硬度

5、应变诱发塑料─橡胶转变

6、应变软化现象；应变变硬化现象

7、银纹；裂缝；应力集中

二、选择题

1、下列高聚物中，拉伸强度最高的是( )

A,低密度聚乙烯 B,聚苯醚 C,聚甲醛

2、非晶态聚合物作为塑料使用的最佳温度区间为( )

A,Tb---Tg B,Tg---Tf C,Tg以下

3、甲乙两种聚合物材料的应力---应变曲线如图所示, 其力学性能类型和聚合物实例分别为( ) A,甲聚合物:硬而强,硬聚氯乙稀;乙聚合物:软而韧,聚异戊二稀

B,甲聚合物:硬而脆,聚甲基丙稀酸甲酯;乙聚合物:软而弱,聚丁二稀

C,甲聚合物:硬而强,固化酚醛树酯;乙聚合物:软而韧, 聚合物凝胶

D,甲聚合物:硬而脆,硬聚氯乙稀;乙聚合物:软而弱,聚酰胺

4、韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法错误的是（ ）。

A、与拉伸方向平行 B、有明显的双折射现象

C、分子链高度取向 D、每个剪切带又由若干个细小的不规则微纤构成

5、拉伸实验中，应力－应变曲线初始部分的斜率和曲线下的面积分别反映材料的（ ）。

A、拉伸强度、断裂伸长率 B、杨氏模量、断裂能

C、屈服强度、屈服应力 D、冲击强度、冲击能

6、在聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸试验中，温度升高则（ ）。

Ａ、σB升高、εB降低， B、σB降低、εB升高，

C、σB升高、εB升高， Ｄ、σB降低、εB降低，

7、聚苯乙烯在张应力作用下，可产生大量银纹，下列说法错误的是（ ）。

A、银纹是高度取向的高分子微纤构成。 B、银纹处密度为0，与本体密度不同。

C、银纹具有应力发白现象。 D、银纹具有强度，与裂纹不同。

8、杨氏模量、冲击强度、应变、切变速率的量纲分别是（ ）。

A、N/m2, J/m2, 无量纲, S-1， B、N, J/m, 无量纲, 无量纲

C、N/m2, J, 无量纲, 无量纲 D、N/m2, J, m, S-1

9、可较好解释高抗冲聚苯乙烯（HIPS）增韧原因的为（ ）。

A、刚性粒子增韧 B、三轴应力空化机理 C、银纹剪切带机理 D、纤维增韧机理

10、提高高分子材料的拉伸强度有效途径为（ ）。

A、提高拉伸速度，B、取向，C、增塑，D、加入碳酸钙

11、在高分子材料的拉伸试验中，提高拉伸速率时，则（ ）。

Ａ、σB升高、εB降低， B、σB降低、εB升高，

C、σB升高、εB升高， Ｄ、σB降低、εB降低

第八章聚合物的屈服和断裂

三、判断正误题（在括号内写出判断的正确或错误）

1、在σ-ε曲线试验中，在相同温度下，随着拉伸速度的增加，大多数聚合物的杨氏模量、屈服应力及断裂强度均增大。（ ）

2、在σ-ε曲线测试中，在同样拉伸速度下，随着温度的增加，大多数聚合物的杨氏模量、屈服应力及断裂强度均下降（ ）

3、高聚物产生屈服是由银纺纹引起的（ ）

4、冷拉和强迫高弹性的运动单元都是链锻（ ）

5、只有在脆化温度以下才会出现脆性断裂（ ）

6、银纹的产生有利于提高材料的拉伸强度的冲击强度（ ）

7、在Tg以下高分子材料的链段和整链都不会运动（ ）

8、理论强度是一个不可实现的值（ ）

9、交联后材料的强度一定会提高（ ）

10、线型聚乙烯的强度比支化聚乙烯的强度高、韧性好（ ）

11、分子间作用力大的材料强度高（ ）

12、交联可使高聚物的强度提高、韧性减小（ ）

四、填空题

1、适当温度区间，聚合物都会出现冷拉现象，其中非晶态聚合物的冷拉温度区间为（ ）。

2、材料的强弱用物理量（ ）来衡量；韧脆用物理量（ ）来衡量，硬软用物理量（ ）来衡量。

3、由应力—应变曲线可知，材料破坏有两种方式，即（ ）和（ ）。

4、橡胶增韧塑料可用机理解释，如ABS塑料；而纳米GaCO3增韧塑料为 增韧机理解释。

5、聚合物在拉伸试验中，初始阶段的应力与应变的比值叫作 ，反映材料的拉伸断裂韧性大小。

五、简答题

1、 玻璃态高聚物可以产生强迫高弹性的机理为何

2、 在何种情况下高聚物呈脆性

3、从高分子链结构的角度有何原则能降低脆点

4、试讨论以下三种不同类型聚合物的应力－－应变曲线的差别和特征

（１）低Tg的非晶态聚合物

（２）高Tg的结晶聚合物

（３）低硫化度的橡胶

5、同样材料，长度相等的两根试样，一根截面积为正方形，边长为D另一根截面积为圆形，直径为D如果都被两端支起，中间加荷W问哪根弯曲得历害些，其挠度比是多少？

6、材料的软硬，强弱和脆韧在材料力学上用什么参数来描述。

7、与金属和陶瓷材料相比聚合物材料具有哪些新特点。

8、高分子材料理论强度与实际强度相差很大，请分析一下原因

9、无论粉状填料或纤维状填料，在使用都需表面活化，为什么？

10、高抗冲聚苯烯与普通的聚苯乙烯相比有什么新特点？

11、提高拉伸速率，高聚物的屈服应力和拉伸强度都相应提高，为什么?

12、何谓高弹形变和强迫高弹形变? 有何异同？

13、如何用物理方法提高聚苯乙烯的抗冲击强度，具体说明并用应力-－应变曲线说明之

14、晶态，非晶态高聚物的冷拉曲线有何不同？

第八章聚合物的屈服和断裂

15、在下题中的括号内标上合适的数码应力－应变曲线

a.HIPS

b.PS ( )

( )

ε(%)

图5-1 应力--应变曲线

16、简述高聚物增韧的几种途径和机理，并以抗冲击聚苯乙烯为例加以讨论。

17、图为室温下三种类型高聚物的应力－－应变曲线，试分别按曲线的序号回答下列问题

(1)说明其力学性质的特点

(2)举出1-2个有代表性的高聚物

A

图5-2 应力--应变曲线

18、试说明高聚物的实际抗张强度远低于其理论的抗张强度的原因，并以聚乙烯为例，指出提高聚乙烯抗张强度的办法。

19、提高拉伸速率，高聚物的屈服应力和拉伸程度都相应提高

20、有三种材料的应力-应变曲线如图所示。

A、 哪种材料的弹性模量最高？

B、 哪种材料的伸长率最大？

C、 哪种材料的韧性最高？

D、 哪种材料的在断裂前没有明显的塑性变形？

E、 判断顺丁橡胶、尼龙6、酚醛塑料分别对应

哪种材料的曲线？

21、分别示意绘出无规聚甲基丙烯酸甲酯、全同

22、试从聚合物结构分析

（１）非晶态聚合物有强迫高弹性

（２）结晶聚合物的冷拉

（３）共聚物的应变诱发塑料─橡胶转变,指出其异同点。

23、指出改善高分子材料的下列力学性能的主要途径

（１）提高结构材料的抗蠕变性能

（２）减少橡胶材料的滞后损失

（３）提高材料的抗张强度

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