题目
不同聚合物的应力-应变曲线可分为5个基本类型,它们示于图9-10中。 ----|||-eme 请定义以下术语:软的、硬的、强的、弱的、韧的、脆的。并给以上曲线举一种以上的聚合物实例。
不同聚合物的应力-应变曲线可分为5个基本类型,它们示于图9-10中。
请定义以下术语:软的、硬的、强的、弱的、韧的、脆的。并给以上曲线举一种以上的聚合物实例。
题目解答
答案
模量:大——硬,小——软;屈服强度(或断裂强度):大——强,小——弱;断裂伸长:大——韧,小——脆。软而弱,例如聚合物凝胶;硬而脆,如PS、PMMA、固化酚醛树脂;硬而强,如硬PVC和PS共混体,硬PVC;软而韧,如橡皮,增塑的PVC、PE、PTFE;硬而韧,如尼龙、醋酸纤维素、PC、PP。
解析
本题主要考查对聚合物应力 - 应变曲线相关术语的理解以及不同特性聚合物实例的掌握。解题思路是依据应力 - 应变曲线中的关键参数,如模量、屈服强度(或断裂强度)、断裂伸长来定义各个术语,再结合常见聚合物的特性列举相应实例。
- 术语定义
- 硬和软:模量是材料抵抗弹性变形的能力。当材料的模量较大时,意味着它在受力时抵抗变形的能力强,表现为较硬;反之,模量较小时,材料容易发生变形,表现为较软。用公式表示为$E=\frac{\sigma}{\varepsilon}$,其中$E$为模量,$\sigma$为应力,$\varepsilon$为应变。当$E$大时,材料硬;$E$小时,材料软。
- 强和弱:屈服强度(或断裂强度)反映了材料在发生屈服(产生塑性变形)或断裂前所能承受的最大应力。屈服强度(或断裂强度)大的材料,能够承受更大的外力而不发生屈服或断裂,表现为强;屈服强度(或断裂强度)小的材料,在较小的外力作用下就会发生屈服或断裂,表现为弱。
- 韧和脆:断裂伸长是指材料在断裂时的伸长量与原始长度的比值。断裂伸长率大的材料,在受力时能够发生较大的变形而不断裂,具有较好的韧性,表现为韧;断裂伸长率小的材料,在受力时变形很小就会发生断裂,表现为脆。
- 聚合物实例列举
- 软而弱:聚合物凝胶的分子链之间相互作用较弱,模量小,屈服强度(或断裂强度)也小,所以表现为软而弱。
- 硬而脆:聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、固化酚醛树脂等聚合物,它们的分子链排列较为规整,模量较大,表现为硬;但它们的分子链之间的滑动能力较差,断裂伸长率小,在受力时容易发生脆性断裂,所以表现为硬而脆。
- 硬而强:硬聚氯乙烯(硬PVC)和聚苯乙烯(PS)共混体、硬聚氯乙烯(硬PVC)等,通过共混或其他改性方法,提高了材料的模量和屈服强度(或断裂强度),使得材料既硬又强。
- 软而韧:橡皮、增塑的聚氯乙烯(增塑的PVC)、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)等聚合物,它们的分子链具有较好的柔性,模量小,表现为软;同时,它们的分子链之间能够发生一定程度的滑动,断裂伸长率大,具有较好的韧性,表现为软而韧。
- 硬而韧:尼龙、醋酸纤维素、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)等聚合物,它们的分子链之间存在较强的相互作用,模量较大,表现为硬;同时,它们的分子链具有一定的柔性,能够在受力时发生一定程度的变形,断裂伸长率较大,具有较好的韧性,表现为硬而韧。