图4-7 力学模型 19、若在室温下(25℃)对橡皮筋(轻度交联橡胶)施加一适当的重物，试用曲线和公式表明其形变随时间的变化；今若提高试验时的温度(35℃)进行同样的试验，其形变随时间的变化会有何不同，解释之 20、橡胶硫化后，其结构和哪些性能发生了重要的变化? 发生了什么样的变化? 21、对理想弹性体(弹性模量为E)，理想粘流体(粘性系数为η)，Kelvin模型在t=0时加上一定的应变速度K，试写出应力随时间t变化的关系式, 并用图形表示之。

22、298K时PS的剪切模量为1.253109N2m-2，泊松比为0.35，求其拉伸模量（E）和体积模量（B）是多少？并比较三种模量的数值大小。

23、PMMA 的Tg=105℃,问它在155℃时的应力松驰速度比125℃时快多少倍?

第五章 高聚物的屈服、断裂和强度

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 8、银纹；裂缝；应力集中 二、分析判断

1、在ζ-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ζ-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、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

4、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

5、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 三、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（ ）。 四、 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、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

图5-1 应力--应变曲线

13、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。 14、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

图5-2 应力--应变曲线 15、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。 16、何谓高弹形变和强迫高弹形变? 有何异同？

17、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

18、晶态，非晶态高聚物的冷拉曲线有何不同？

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 五、 论述题

1、提高拉伸速率，高聚物的屈服应力和拉伸程度都相应提高 2、试述典型纤维材料的应力-应变曲线特征

3、画图并简单解释，同一种高聚物在不同温度下的拉伸应力-应变曲线 4、从分子运动理论分析非晶态高聚物典型的应力-应变曲线 5、高聚物的理论强度与实际强度相差巨大，试分析其原因。

6、HIPS的冲击强度较PS提高很多，试从理论上分析其原因。 六、计算题：

1、根据下列测定数据，计算PE的理论强度（kg/cm2）并与实测强度600kg/cm2比较（１）红外光谱测得C－C键和色散力的自然振动频率(以波数表示）分别为990cm-1和80 cm-1；（２）Ｘ一射线分析测得其晶胞大小为a=?0.740nm，b=0.254nm，c=0.493nm，等同周期为b=0.254nm，?每个晶胞包含２个PE链。(注)拉开每个键所需之键力(ζ键=4.8310-9mW（达因/键）,W为自然振动频率（波数），m为折合质量，对PE折合质量以CH2计，另1克=980达因 。 2、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。 3、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 （４）提高材料的抗冲击强度

4、在一次拉伸试验中，试件夹之间试样的有效尺寸长4in宽1in厚0.1in,若试样的杨氏模量为3.531010dyn.cm-2问加负荷100N该试件应伸长多少？

5、下图为四种不同高分子材料拉伸时的应力─应变曲线，试分析这四种聚合物力学性能的特征，结构特点和使用范围。

图5-3 四种高分子材料的应力--应变曲线

6、试证明当形变较小而各向同性的材料，在形变前后体积近似不变时，其泊松比为=1/2并指出各种模量的极限值。

7、现有一硫化橡胶试样，其长度为15cm，截面积0.02cm2 ，于25℃拉伸至断裂，已知断裂负荷为44.4N，断裂时试样长度为起始长度的５倍，计算该试样： (1)断裂时的工程(或习用)应力 (2)断裂功(已知R＝8.314J/K.mol)

8、图中a b c d是四种高聚物在相同测试条件下所得应力--应变曲线，结合聚合物的结构特点讨论各曲线所表示的意义，并以b 为例说明通过该实验可得到哪些数据。