第6章 橡胶弹性 Rubber Elasticity
第6章 橡胶弹性 Rubber Elasticity
Rubber products
Rubber Products
B cross-linked CH2-CH=CH-CH2CH:CH=CH-CH—CH2CH=CH一CH CHrCH=CH-CH=CHf-CHECH-CHrCHrCHECH-CHo CH-CH=CH-CH-CHrCHCH-CH-CHCH=CH-CH CH-CH=CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH=CH-CH, CH=CH=CH-CH=CH--CH-CH-CH;CH-CH=CH-CH- CH-CH=CH-CH,-CH,-CH-CH-CHCH-CH-CH,-CHy- 天然橡胶和合成橡胶(化学交联,硫化) 热塑性弹性体(物理交联) 交联橡胶有髙弹性,而未交联橡胶,分子位 移,发生永久形变→必须硫化
PB cross-linked •天然橡胶和合成橡胶（化学交联，硫化） •热塑性弹性体（物理交联） •交联橡胶有高弹性，而未交联橡胶，分子位 移，发生永久形变⇒必须硫化
The definition of rubber 施加外力时发生大的形变,外力除去后 可以回复的弹性材料 高弹性 高分子材料力学 性能的最大待点 粘弹性 高弹态是聚合物特有的力学状态,典型 的代表是各种橡胶
The definition of rubber 施加外力时发生大的形变，外力除去后 可以回复的弹性材料 高分子材料力学 性能的最大特点 高弹性 粘弹性 高弹态是聚合物特有的力学状态，典型 的代表是各种橡胶
高弹性的本质—熵弹性 橡胶弹性是由熵变引起的。 在外力作用下,橡胶分子链由卷曲状态变为伸展 状态,熵减小。 当外力移去后,由于热运动,分子链自发地趋向 熵增大的状态。分子链由伸展再回复卷曲状态, 因而形变可逆。 外力 回缩
高弹性的本质 橡胶弹性是由熵变引起的。 在外力作用下，橡胶分子链由卷曲状态变为伸展 状态，熵减小。 当外力移去后，由于热运动，分子链自发地趋向 熵增大的状态。分子链由伸展再回复卷曲状态， 因而形变可逆。 熵弹性 外力 回缩
Molecular movements 具有橡胶弹性的条件:长链足够柔性交联
Molecular movements 具有橡胶弹性的条件： 长链 足够柔性 交联
橡胶高弹性的特点 口形变量大,E=1000%,金属ε<1%(W 长链,柔性 口形变可恢复(h?) 动力:熵增;结构:交联 口弹性模量小,E=105N/m2且随温度升高而增大 塑料109N/m2金属1010~1|N/m2 口形变有热效应 蜷曲状态到伸展状态,熵减小,放热 分子摩擦放热 拉伸结晶放热
橡胶高弹性的特点 形变量大，ε＝1000％，金属ε＜1％ (Why?) ◼ 长链, 柔性 形变可恢复(Why?) ◼ 动力:熵增；结构：交联 弹性模量小，E＝105N/m2且随温度升高而增大 塑料109N/m2 金属1010～11N/m2 形变有热效应 蜷曲状态到伸展状态，熵减小，放热 分子摩擦放热 拉伸结晶放热
材料力学基本物理量 应力:材料发生宏观形变时,使原子间或分子间产生附加内应力来抵 抗外力,附加内力与外力大小相等,方向相反。定义单位面积上的 附加内力为应力,单位N/m2,Pa。 应变:材料受到外力作用,它的几何形状尺寸发生变化, 这种变化叫应变。 弹性模量:表征材料抵抗变形能力的大小,其值的大小等于 发生单位应变时的应力。 模量=应力/应变
材料力学基本物理量 应力：材料发生宏观形变时，使原子间或分子间产生附加内应力来抵 抗外力，附加内力与外力大小相等，方向相反。定义单位面积上的 附加内力为应力，单位N/m2 ，Pa。 模量=应力/应变 弹性模量：表征材料抵抗变形能力的大小, 其值的大小等于 发生单位应变时的应力。 应变：材料受到外力作用，它的几何形状尺寸发生变化， 这种变化叫应变
61形变类型 单轴拉伸 拉伸 Tensile Uniaxial elongation 双轴拉伸 剪切 Shear bi axial elongation 压缩 Compression
拉伸 Tensile 剪切 Shear 压缩 Compression 单轴拉伸 Uniaxial elongation 双轴拉伸 biaxial elongation 6.1 形变类型
(1)简单拉伸 l=l0+△ F[-F[4- 1-l△l dl 应变E= 66/真成变6 In 应力 F 真应力 F A
(1) 简单拉伸 0 0 0 l l l l l − = = l0 l = l0 + l A0 A 应变 应力 0 F A = 真应力 ' F A = 真应变 0 0 ln l l dl l l l = = F F F F