应力应变曲线

（1）非晶态聚合物的应力-应变曲线

以一定速率单轴拉伸非晶态聚合物，其典型曲线如图9-2所示。整个曲线可分成五个阶段： ① 弹性形变区，从直线的斜率可以求出杨氏模量，从分子机理来看，这一阶段的普弹性是由于高分子的键长、键角和小的运动单元的变化引起的。

② 屈服（yield，又称应变软化）点，超过了此点，冻结的链段开始运动。

③ 大形变区，又称为强迫高弹形变，本质上与高弹形变一样，是链段的运动，但它是在外力作用下发生的。

④ 应变硬化区，分子链取向排列，使强度提高。 ⑤ 断裂。

图9-2非晶态聚合物的应力-应变曲线

应力-应变行为有以下几个重要指标：

杨氏模量E——刚性（以“硬”或“软”来形容） 屈服应力

或断裂应力（又称抗张强度

）

——强度（以“强”或“弱”来形容）

Carswell和Nason将聚合物应力－应变曲线分为五大类型，即： 硬而脆、硬而强、强而韧、软而韧、软而弱。

影响应力－应变行为的因素主要有温度、外力和外力作用速率。

随温度的增加，应力－应变曲线开始出现屈服点，从没有屈服点道出现屈服点之间存在一个特征温度

（称脆化温度），

是塑料的耐寒性指标。从分子机理来说，

相应于链节等

较小运动单元开始运动的温度。影响 的结构因素主要是分子链的柔顺性，刚性越大， 降

低（因为刚性链间堆砌松散，受力时链段反而有充裕的活动空间），同时 的使用温区

（

）增加。典型例子列于表9-1。

的结构因素

-85～-105 -68 80 149 288 -73 -70 -90 -100 -240 -12～-32 +2 +170 +290 +528 升高，因而塑料

表9-1影响 聚合物 顺丁胶 聚乙烯 聚氯乙烯 聚碳酸酯 聚苯醚砜 刚性 （2）结晶态聚合物的应力－应变曲线

图9-3是晶态聚合物的典型应力－应变曲线。同样经历五个阶段，不同点是第一个转折点出现“细颈化”，接着发生冷拉，应力不变但应变可达500％以上。结晶态聚合物在拉伸时还伴随着结晶形态的变化。

图9-3晶态聚合物的应力－应变曲线

（3）特殊的应力－应变曲线 ① 应变诱发塑料－橡胶转变

SBS试样在S与B有相近组成时为层状结构，在室温下它是塑料，所以第一次拉伸是非晶态的曲线，在断裂之前除去外力，由于塑料相的重建需要很长时间，因而第二次拉伸时成为典型的橡胶的应力－应变曲线。（图9-4）

② 硬弹性材料的应力－应变曲线

易结晶的高聚物熔体在较高的拉伸应力场中结晶时可得到很高弹性的纤维或薄膜材料，其弹性模量比一般弹性体高得多，称为硬弹性材料。其应力－应变曲线有起始高模量，屈服不太典型，但有明显转折，屈服后应力会缓慢上升。达到一定形变量后移去载荷形变会自发回复（对于上述结晶态或非晶态聚合物的典型情况下，移去载荷后必须加热才能使形变完全恢复）。曲线见图9-5。

图9-4 SBS的应力－应变曲线 图9-5硬弹性聚丙烯的应力－应变曲线