G=1K(rdr=1·K=D 式中P—升温、降温速率。 利用式(1-1)~式(1-5)可以了解耐温聚合物的热转变参数、结晶速率和 结晶性等参数 1.2.2.4热分析进展 (1)调制差示扫描量热和调制热重分析调制差示扫描量热(MDSC或 DDsC)和调制热重分析( MTGA)是近年发展的新的热分析方法。若用温度调 制时为 TM-DSC、 TM-TGA,因目前都是温度调制,所以把前头的“T”去掉 进行温度调制时,是在等速升(降)温的程控温度基础上,附加上正弦或其他周 期性变化的升降温调制,类似上述的动态热分析一样,把试样的热效应分为储存 的和损耗的两部分,分别得出相应的两条DSC曲线,据此将对试样的热行为有 更本质的认识。 (2)TGA与MTGA的区别TGA的主要用途是研究分解动力学和评估材 料的热稳定性及寿命。但在实验方法上,要获得反应速率、活化能等动力学参 数,这个传统方法却有不少局限性,如:①要进行多次实验;②动力学参数计 算,要假定整个分解过程由一个反应机构控制等。MTGA在传统的线性升温上 附加一个正弦变化的温度振幅,应用样品对于温度振幅所回应的质量损失速率, 解决了这个局限性问题。利用非连续的傅里叶转换,可以连续的方式求取活化能 等值,从而可与温度、时间和转化率等一起分析和研究。 (3)L-热分析L-热分析是结合“原子力显微镜(AFM)”和热分析的新技 术。此技术同时进行两方面的实验:①用AFM观察分析100nm×100nm范围的 样品表面的图像;②用程控定位的热分析对样品表面图像的热性质进行分析,包 括热传导、LTMA、 LMDTA等。 (4)热重分析与红外光谱、色谱或质谱联用如德国 NETZSCH公司生产 的热重分析仪TG209和综合分析仪STA系列,可以与红外光谱、色谱或质谱联 用的热分析仪。联用的关键在于如何把热重分析过程中产生的气体分解物收集和 输送到联用的仪器并测定 1.2.2.5热分析误差来源 从理论上说,所有有质量和热量变化参与的过程都可以用热分析方法加以研 究,但某些过程需要用特殊的容器和样品支持器,才能保证结果的可靠性和保证 仪器的安全,对此,使用者必须引起足够的重视
Ｇｃ ＝ １ β∫ Ｔｍ Ｔｇ Ｋ（Ｔ）ｄＴ ＝ １ ２β · π ｌｎ２ＫｍａｘＤ （１５） 式中 β———升温、降温速率。 利用式 （１１）～式 （１５）可以了解耐温聚合物的热转变参数、结晶速率和 结晶性等参数。 １２２４ 热分析进展 （１）调制 差 示 扫 描 量 热 和 调 制 热 重 分 析 调 制 差 示 扫 描 量 热 （ＭＤＳＣ 或 ＤＤＳＣ）和调制热重分析 （ＭＴＧＡ）是近年发展的新的热分析方法。若用温度调 制时为 ＴＭＤＳＣ、ＴＭＴＧＡ，因目前都是温度调制，所以把前头的 “Ｔ”去掉。 进行温度调制时，是在等速升 （降）温的程控温度基础上，附加上正弦或其他周 期性变化的升降温调制，类似上述的动态热分析一样，把试样的热效应分为储存 的和损耗的两部分，分别得出相应的两条 ＤＳＣ曲线，据此将对试样的热行为有 更本质的认识。 （２）ＴＧＡ 与 ＭＴＧＡ 的区别 ＴＧＡ 的主要用途是研究分解动力学和评估材 料的热稳定性及寿命。但在实验 方 法 上，要 获 得 反 应 速 率、活 化 能 等 动 力 学 参 数，这个传统方法却有 不 少 局 限 性，如：①要进行多次实验；②动 力 学 参 数 计 算，要假定整个分解过程由一个反应机构控制等。ＭＴＧＡ 在传统的线性升温上 附加一个正弦变化的温度振幅，应用样品对于温度振幅所回应的质量损失速率， 解决了这个局限性问题。利用非连续的傅里叶转换，可以连续的方式求取活化能 等值，从而可与温度、时间和转化率等一起分析和研究。 （３）Ｌ热分析 Ｌ热分析是结合 “原子力显微镜 （ＡＦＭ）”和热分析的新技 术。此技术同时进行两方面的实验：①用 ＡＦＭ 观察分析１００ｎｍ×１００ｎｍ 范围的 样品表面的图像；②用程控定位的热分析对样品表面图像的热性质进行分析，包 括热传导、ＬＴＭＡ、ＬＭＤＴＡ 等。 （４）热重分析与红外光谱、色谱或质谱联用 如德国 ＮＥＴＺＳＣＨ 公司生产 的热重分析仪 ＴＧ２０９和综合分析仪ＳＴＡ 系列，可以与红外光谱、色谱或质谱联 用的热分析仪。联用的关键在于如何把热重分析过程中产生的气体分解物收集和 输送到联用的仪器并测定。 １２２５ 热分析误差来源 从理论上说，所有有质量和热量变化参与的过程都可以用热分析方法加以研 究，但某些过程需要用特殊的容器和样品支持器，才能保证结果的可靠性和保证 仪器的安全，对此，使用者必须引起足够的重视。 ５１
(1)仪器因素 1升温速度 结果偏高、偏大,降低分辨率;但高的速 率有利于检测慢速率不能检测出 2炉中气氛 可变因素验可盆笔不同应气,“气,不同气氧变 流速:“惰气”流速越大,热效应的起始温度 3炉子的尺寸和形状 4热电偶的材料和形状 5热电偶在样品中的位置 已固定因素 主要是影响热传导 6样品支持器的材料和形状 7记录笔的响应速率 (2)样品因素 1样品量 适量,少,以提高准确度和分辨率 无分解反应时,密装,有分解反应时松装 3粒度大小 人为因素不确定 4结品度 6热容 7样品的膨胀和收缩 非人为因素这些因素的本质是相同的—影响热的传递 8热传导率 (3)保护热分析仪正常使用应当注意的问题与其他谱学分析最大不同之处 是,在热分析过程中样品的性状发生很大的变化,如熔化、分解等。如果在热分 析过程中不能正确处理,那么上述变化就可能对热分析仪的正常使用产生不利的 响。其原因在于,在热分析过程中记录的是样品的质量变化和热量变化,如果 有样品污染了检测元件,那么污染物的存在将干扰其他样品的热分析 为确保SDT正常使用,请不要测试含易升华组分的样品。常见的易升华物 有:某些氧化物,如氧化锌、氧化铅、碱金属氧化物、氧化钼、氧化锑、氧化 砷、氧化铋等;某些卤化物,如氯化铝、氯化铵等;某些有机物,如萘等;某些 金属,如Zn、Pb等。 (4)气氛及气氛流量问题进行SDT测试时,都必须通气氛,且流量不能 太小。使用卧式天平时流量更要大些,以确保蒸气及分解产物不逆向扩散凝结在 天平梁上。如果发生这种凝结将导致天平基线漂移,温度越高漂移越大,而且实 验无法重复。 1.2.2.6聚合物材料的热-力分析 力学性能是材料最重要的性能。复合材料力学行为研究是复合材料结构应用 的基础,经典层合理论已较好地解决了复合材料的刚度和强度问题,但由于其未 涉及细观结构的影响,还不能对损伤容限和寿命作出可靠分析。目前对复合材料 的破坏损伤机理和模型理论已取得了某些进展。另一方面,我们知道,树脂基复
（１）仪器因素 １ ２ 升温速度 炉中气氛 可变因素 高：结果偏高、偏大，降低分辨率；但高的速 率有利于检测慢速率不能检测出的热过程 气氛：分解气，反应气，“惰气”。不同气氛实 验结果可能完全不同 流速： “惰气”流速越大，热效应 的 起 始 温 度 越低 ３ 炉子的尺寸和形状 ４ 热电偶的材料和形状 ５ 热电偶在样品中的位置 已固定因素 主要是影响热传导 ６ 样品支持器的材料和形状 ７ 记录笔的响应速率 （２）样品因素 １ ２ ３ ４ ５ 样品量 装填密度 粒度大小 结晶度 稀释效应 人为因素 适量，少，以提高准确度和分辨率 无分解反应时，密装，有分解反应时松装 不确定 ６ 热容 ７ 样品的膨胀和收缩 非人为因素 这些因素的本质是相同的———影响热的传递 ８ 热传导率 （３）保护热分析仪正常使用应当注意的问题 与其他谱学分析最大不同之处 是，在热分析过程中样品的性状发生很大的变化，如熔化、分解等。如果在热分 析过程中不能正确处理，那么上述变化就可能对热分析仪的正常使用产生不利的 影响。其原因在于，在热分析过程中记录的是样品的质量变化和热量变化，如果 有样品污染了检测元件，那么污染物的存在将干扰其他样品的热分析。 为确保ＳＤＴ 正常使用，请不要测试含易升华组分的样品。常见的易升华物 有：某些氧 化 物，如 氧 化 锌、氧 化 铅、碱 金 属 氧 化 物、氧 化 钼、氧 化 锑、氧 化 砷、氧化铋等；某些卤化物，如氯化铝、氯化铵等；某些有机物，如萘等；某些 金属，如Ｚｎ、Ｐｂ等。 （４）气氛及气氛流量问题 进行 ＳＤＴ 测试时，都必须通气氛，且流量不能 太小。使用卧式天平时流量更要大些，以确保蒸气及分解产物不逆向扩散凝结在 天平梁上。如果发生这种凝结将导致天平基线漂移，温度越高漂移越大，而且实 验无法重复。 １２２６ 聚合物材料的热力分析 力学性能是材料最重要的性能。复合材料力学行为研究是复合材料结构应用 的基础，经典层合理论已较好地解决了复合材料的刚度和强度问题，但由于其未 涉及细观结构的影响，还不能对损伤容限和寿命作出可靠分析。目前对复合材料 的破坏损伤机理和模型理论已取得了某些进展。另一方面，我们知道，树脂基复 ６１
合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点,用于承力结构的树脂基 复合材料利用的是它的这种优良的力学性能。而利用各种物理、化学耐高温聚合 物及其复合材料的功能复合材料,在制造和使用过程中,也必须考虑其力学性 能,以保证产品的质量和使用寿命 (1)树脂基复合材料的刚度树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性 质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。树脂基复合材料的力学研究表明 对于宏观均匀的树脂基复合材料,弹性特性复合是一种混合效应,表现为各种形 式的混合律,它是组分材料刚性在某种意义上的平均,界面缺陷对它作用不明 显。总体而言,树脂基复合材料的刚度是相材料稳定的宏观反映 (2)树脂基复合材料的强度材料的强度首先和破坏联系在一起。树脂基复 合材料的破坏是一个动态的过程,且破坏模式复杂。各组分性能对破坏的作用机 理、各种缺陷对强度的影响,均有待于具体深入硏究。树脂基复合材强度的复合 是一种协同效应,从组分材料的性能和树脂基复合材料本身的细观结构导出其强 度性质。对于最简单的情形,即单向树脂基复合材料的强度和破坏的细观力学研 究,还不够成熟 树脂基复合材料强度性质的协同效应还表现在层合材料的层合效应及混杂复 合材料的混杂效应上 树脂基复合材料的物理性能由组分材料的性能及其复合效应所决定。要改善 树脂基复合材料的物理性能或对某些功能进行设计时,往往更倾向于应用一种或 多种填料。相对而言,可作为填料的物质种类很多,可用来调节树脂基复合材料 的各种物理性能 为了正确了解耐高温聚合物及复合材料的加工条件以及正确选择、设计、使 用材料和改进材料的性能,必须测定材料的各种力学性能。聚合物材料在拉力下 的应力-应变测试是一种广泛使用的最基础的力学试验。聚合物材料的应力-应变 曲线提供力学行为的许多重要线索,从而得到有用的表征参数(杨氏模量、屈服 应力、屈服伸长率、破坏应力、极限伸长率、断裂能)以评价材料抵抗载荷、抵 抗变形和吸收能量的性质优劣;从宽广的试验温度和试验速度范围内测得的应 力-应变曲线,有利于判断聚合物材料的强弱、硬软、韧脆和粗略估计聚合物材 料所处的状态与拉伸取向过程,以及为设计和应用部门选取最佳材料而提供科学 依据。聚合物的热-力分析指的是聚合物在程序受热的条件下的力学分析方法。 可分为静态力学方法—热机械曲线,它是在一恒定力的作用下,聚合物材料形 变随温度的变化;和动态方法——扭摆法、扭辫法、动态黏弹谱法和振簧法,它 是在周期性变化的力作用下,聚合物材料随温度的变化 (1)热机械分析( thermo-mechanical analysis,TMA)是在程序控温的条 件下,给试样施加一定的负荷(恒定),试样随着温度(或时间)的变化而发生
合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点，用于承力结构的树脂基 复合材料利用的是它的这种优良的力学性能。而利用各种物理、化学耐高温聚合 物及其复合材料的功能复合材料，在制造 和 使 用 过 程 中，也 必 须 考 虑 其 力 学 性 能，以保证产品的质量和使用寿命。 （１）树脂基复合材料的刚度 树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性 质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。树脂基复合材料的力学研究表明， 对于宏观均匀的树脂基复合材料，弹性特性复合是一种混合效应，表现为各种形 式的混合律，它是组分材料刚性在某种意义上的平均，界 面 缺 陷 对 它 作 用 不 明 显。总体而言，树脂基复合材料的刚度是相材料稳定的宏观反映。 （２）树脂基复合材料的强度 材料的强度首先和破坏联系在一起。树脂基复 合材料的破坏是一个动态的过程，且破坏模式复杂。各组分性能对破坏的作用机 理、各种缺陷对强度的影响，均有待于具体深入研究。树脂基复合材强度的复合 是一种协同效应，从组分材料的性能和树脂基复合材料本身的细观结构导出其强 度性质。对于最简单的情形，即单向树脂基复合材料的强度和破坏的细观力学研 究，还不够成熟。 树脂基复合材料强度性质的协同效应还表现在层合材料的层合效应及混杂复 合材料的混杂效应上。 树脂基复合材料的物理性能由组分材料的性能及其复合效应所决定。要改善 树脂基复合材料的物理性能或对某些功能进行设计时，往往更倾向于应用一种或 多种填料。相对而言，可作为填料的物质种类很多，可用来调节树脂基复合材料 的各种物理性能。 为了正确了解耐高温聚合物及复合材料的加工条件以及正确选择、设计、使 用材料和改进材料的性能，必须测定材料的各种力学性能。聚合物材料在拉力下 的应力应变测试是一种广泛使用的最基础的力学试验。聚合物材料的应力应变 曲线提供力学行为的许多重要线索，从而得到有用的表征参数 （杨氏模量、屈服 应力、屈服伸长率、破坏应力、极限伸长率、断裂能）以评价材料抵抗载荷、抵 抗变形和吸收能量的性质优劣；从宽广的试验温度和试验速度范围内测得的应 力应变曲线，有利于判断聚合物材料的强弱、硬软、韧脆和粗略估计聚合物材 料所处的状态与拉伸取向过程，以及为设计和应用部门选取最佳材料而提供科学 依据。聚合物的热力分析指的是聚合物在程序受热的条件下的力学分析方法。 可分为静态力学方法———热机械曲线，它是在一恒定力的作用下，聚合物材料形 变随温度的变化；和动态方法———扭摆法、扭辫法、动态黏弹谱法和振簧法，它 是在周期性变化的力作用下，聚合物材料随温度的变化。 （１）热机械分析 （ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ＴＭＡ） 是在程序控温的条 件下，给试样施加一定的负荷 （恒定），试样随着温度 （或时间）的变化而发生 ７１
形变,用特定的方法测定这种形变过程,最后以温度对形变作图,得到温度-形 变曲线,从中可以得到聚合物材料的热转变温度信息。施加给试样的恒定可以是 压缩力、拉伸力或弯曲力等,常用的是压缩力。它是在程控温度下,测量物质在 非振动负荷下的形变与温度关系的技术 (2)动态热机械分析( dynamic mechanical thermal analyses,DMTA)与 差热分析方法等不同,动态热机械分析方法测定的不是温度、热焓等热力学参 数,而是材料的模量,是测定当材料受到周期性应力时的机械反应,从而确定材 料的黏弹性及流变性能。它通过聚合物材料的结构、分子的状态来表征材料的特 性。DMTA能同时能提供聚合物材料的弹性性能与黏性性能;提供材料因物理 与化学变化所引起的黏弹性变化及热膨胀性质;直接提供材料在关心的频率范围 内的阻尼特性。主要用于研究分子运动,用于评价材料结构总的力学行为,评价 材料的耐热性与耐寒性,研究共混聚合物的相容性、复合材料的界面特性及高分 子运动机理等,有些动态热机械分析仪还可以测定材料的应力松弛及蠕变行为 在研究高分子材料科学与材料工程方面有着重要的指导意义 ①扭摆分析( torsional pendulum analysis,TPA)。扭摆分析是在扭摆技术 的基础上发展起来的一种研究聚合物动态力学性能的技术手段,属于自由衰减振 动类。它是在一个小的形变范围内,研究振动周期、相邻两振幅间的对数减量与 温度间的关系。 ②动态黏弹谱法( dynamic viscoelastic spectroscopy,DVES)。是目前用于 研究聚合物材料热-力学性能的几种方法中应用最广泛的一种,其自动化程度高, 灵敏度高。近年来由于配以计算机,数据处理全部自动化,提高了此方法的 效率 ③振簧分析( dynamic spring analysis,DSA)。是动态热-力方法中应用较 早的一种,它是强迫共振法。在周期性变动频率的振动系统上,样品随系统同时 发生振动,分析振幅-频率曲线,根据频率分布半宽计算杨氏模量和内耗角正切。 ④扭辫分析( torsional braid analysis,TBA)。是在扭摆法基础上发展起来 的,同属于自由衰减振动,其原理和数据处理方法都与扭摆法类同。二者主要区 别在于制样不同。扭辫法是将聚合物溶液和熔融体浸在一特制的辫子上进行测 试,适合于难成型为一定形状的聚合物的测试,并易于做胶体树脂的固化反应的 研究。 1.2.2.7聚合物的力学性能 聚合物的力学性能指的是其受力后的响应,如形变大小、形变的可逆性及抗 破损性能等,这些响应可用一些基本的指标来表征。而复合材料的主要力学特征 有各向异性、纤维和基体的界面特性以及强度分散性的影响。复合材料的强度具
形变，用特定的方法测定这种形变过程，最后以温度对形变作图，得到温度形 变曲线，从中可以得到聚合物材料的热转变温度信息。施加给试样的恒定可以是 压缩力、拉伸力或弯曲力等，常用的是压缩力。它是在程控温度下，测量物质在 非振动负荷下的形变与温度关系的技术。 （２）动态热机械分析 （ｄｙｎａｍｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｅｓ，ＤＭＴＡ） 与 差热分析方法等不同，动态热机械分析方 法 测 定 的 不 是 温 度、热 焓 等 热 力 学 参 数，而是材料的模量，是测定当材料受到周期性应力时的机械反应，从而确定材 料的黏弹性及流变性能。它通过聚合物材料的结构、分子的状态来表征材料的特 性。ＤＭＴＡ 能同时能提供聚合物材料的弹性性能与黏性性能；提供材料因物理 与化学变化所引起的黏弹性变化及热膨胀性质；直接提供材料在关心的频率范围 内的阻尼特性。主要用于研究分子运动，用于评价材料结构总的力学行为，评价 材料的耐热性与耐寒性，研究共混聚合物的相容性、复合材料的界面特性及高分 子运动机理等，有些动态热机械分析仪还可以测定材料的应力松弛及蠕变行为。 在研究高分子材料科学与材料工程方面有着重要的指导意义。 ① 扭摆分析 （ｔｏｒｓｉｏｎａｌｐｅｎｄｕｌｕｍａｎａｌｙｓｉｓ，ＴＰＡ）。扭摆分析是在扭摆技术 的基础上发展起来的一种研究聚合物动态力学性能的技术手段，属于自由衰减振 动类。它是在一个小的形变范围内，研究振动周期、相邻两振幅间的对数减量与 温度间的关系。 ② 动态黏弹谱法 （ｄｙｎａｍｉｃｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＤＶＥＳ）。是目前用于 研究聚合物材料热力学性能的几种方法中应用最广泛的一种，其自动化程度高， 灵敏度高。近 年 来 由 于 配 以 计 算 机，数 据 处 理 全 部 自 动 化，提高了此方法的 效率。 ③ 振簧分析 （ｄｙｎａｍｉｃｓｐｒｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓ，ＤＳＡ）。是动态热力方法 中 应 用 较 早的一种，它是强迫共振法。在周期性变动频率的振动系统上，样品随系统同时 发生振动，分析振幅频率曲线，根据频率分布半宽计算杨氏模量和内耗角正切。 ④ 扭辫分析 （ｔｏｒｓｉｏｎａｌｂｒａｉｄａｎａｌｙｓｉｓ，ＴＢＡ）。是在扭摆法基础上发展起来 的，同属于自由衰减振动，其原理和数据处理方法都与扭摆法类同。二者主要区 别在于制样不同。扭辫法是将聚合物溶液和熔融体浸在一特制的辫子上进行测 试，适合于难成型为一定形状的聚合物的测试，并易于做胶体树脂的固化反应的 研究。 １２２７ 聚合物的力学性能 聚合物的力学性能指的是其受力后的响应，如形变大小、形变的可逆性及抗 破损性能等，这些响应可用一些基本的指标来表征。而复合材料的主要力学特征 有各向异性、纤维和基体的界面特性以及强度分散性的影响。复合材料的强度具 ８１
有极大的分散性,因而强度的可靠性已成为影响复合材料广泛应用的一个重要问 题。影响复合材料的强度可靠性的主要因素有基体、界面和纤维特性等。此外, 复合材料的强度可靠性还有极强的尺寸效应。复合材料的物理性能由组分材料的 性能及其复合效应所决定。 1.2.2.8表征力学性能的基本指标 (1)应变与应力材料在外力作用下,其几何形状和尺寸所发生的变化称应 变或形变,通常以单位长度(面积、体积)所发生的变化来表征。根据材料的力 学性能及其应力-应变曲线特征,可将非晶态聚合物的应力-应变曲线大致分为 六类。 ①材料硬而脆。在较大应力作用下,材料仅发生较小的应变,并在屈服点 之前发生断裂,具有高的模量和拉伸强度,但受力呈脆性断裂,冲击强度较差。 ②材料硬而强。在较大应力作用下,材料发生较小的应变,在屈服点附近 断裂,具有高模量和拉伸强度 ③材料强而韧。具高模量和拉伸强度,断裂伸长率较大,材料受力时,属 韧性断裂 ④材料软而韧。模量低,屈服强度低,断裂伸长率大,断裂强度较高,可 用于要求形变较大的材料。 ⑤材料软而弱。模量低,屈服强度低,中等断裂伸长率。如未硫化的天然 橡胶 ⑥材料弱而脆。一般为低聚物,不能直接用做材料。 (2)拉伸拉伸试验(图1-1)是在规定的试验温度、湿度与速度条件下, 对标准试样沿其纵轴方向施加拉伸载荷,并使其破坏。拉伸试验可以获得拉伸应 力应变的曲线,从中可获得丰富的信息。拉伸时,试样在纵轴方向受到的标称 应力为 (1-6) 式中l0—试样标线间的初始长度,cm; Δl—拉伸后试样标线间原长的增量,cm 试样的伸长率即应变为: A0(100%) 式中P——拉伸载荷,kg; A—试样的初始截面积,cm2 根据拉伸过程中屈服点的表现、伸长率大小及其 断裂情况,应力应变曲线大致可分为五种:①软而弱;图11简单拉伸示意
有极大的分散性，因而强度的可靠性已成为影响复合材料广泛应用的一个重要问 题。影响复合材料的强度可靠性的主要因素有基体、界面和纤维特性等。此外， 复合材料的强度可靠性还有极强的尺寸效应。复合材料的物理性能由组分材料的 性能及其复合效应所决定。 １２２８ 表征力学性能的基本指标 （１）应变与应力 材料在外力作用下，其几何形状和尺寸所发生的变化称应 变或形变，通常以单位长度 （面积、体积）所发生的变化来表征。根据材料的力 学性能及其应力应变曲 线 特 征，可将非晶态聚合物的应力应 变 曲 线 大 致 分 为 六类。 ① 材料硬而脆。在较大应力作用下，材料仅发生较小的应变，并在屈服点 之前发生断裂，具有高的模量和拉伸强度，但受力呈脆性断裂，冲击强度较差。 ② 材料硬而强。在较大应力作用下，材料发生较小的应变，在屈服点附近 断裂，具有高模量和拉伸强度。 ③ 材料强而韧。具高模量和拉伸强度，断裂伸长率较大，材料受力时，属 韧性断裂。 ④ 材料软而韧。模量低，屈服强度低，断裂伸长率大，断裂强度较高，可 用于要求形变较大的材料。 ⑤ 材料软而弱。模量低，屈服强度低，中等断裂伸长率。如未硫化的天然 橡胶。 ⑥ 材料弱而脆。一般为低聚物，不能直接用做材料。 （２）拉伸 拉伸试验 （图１１）是在规定的试验温 度、湿 度 与 速 度 条 件 下， 图１１ 简单拉伸示意 对标准试样沿其纵轴方向施加拉伸载荷，并使其破坏。拉伸试验可以获得拉伸应 力应变的曲线，从中可获得丰富的信息。拉伸时，试样在纵轴方向受到的标称 应力为： ε＝Δｌ ｌ０ （１６） 式中 ｌ０———试样标线间的初始长度，ｃｍ； Δｌ———拉伸后试样标线间原长的增量，ｃｍ。 试样的伸长率即应变为： σ＝ Ｐ Ａ０（１００％） （１７） 式中 Ｐ———拉伸载荷，ｋｇ； Ａ０———试样的初始截面积，ｃｍ２。 根据拉伸 过 程 中 屈 服 点 的 表 现、伸 长 率 大 小 及 其 断裂情况，应力应变曲线大致可分为五种：①软而弱； ９１