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材料在外力作用下将产生应变。理想弹性固体(虎克弹性体)的行为服从虎克定律,应力与应变呈线形关系。受外力时平衡应变瞬时达到,除去外力应变立即恢复。理想黏性液体(牛顿流体)的行为服从牛顿流动定律,应力与应变速率呈线形关系。受外力时应变随时间线形发展,除去外力应变不能回复。实际材料同时显示弹性和黏性,即所谓黏弹性(vis-coelasticity)。比之其他物体,TPEE聚合物材料的这种黏弹性表现得更为显著.如果这种黏弹性可由服从虎克定律的线形弹性行为和服从牛顿流动定律的线形黏性行为的组合来描述,则称之为线形黏弹性.否则,称之为非线形黏弹性.
造成TPEE聚合物黏弹性非线形的原因是多方面的.例如,POE 8452应变过大或时间过长等.目前,该领域的研究还不够充分.主要进行了实验数据的经验处理、将线形黏弹性建立的宏观唯象表述扩充到非线形场合以及本构关系的多重积分表述等方面工作。为此,本章的讨论限于线形黏弹性范围。
作为黏弹性材料的聚合物,其力学性能受到力、形变、温度和时间4个因素的影响。在TPEE聚合物的加工过程中,有时可能四个因素同时变化。而在测试和研究工作中,往往固定两个因素以考察另外两个因素之间的关系。
①在一定温度和恒定应力作用下,观察试样应变随时间增加而连渐增大的蠕变现象;
②在一定温度和恒定应变条件下,观察试样内部的应力随时间增加而逐渐衰减的应力松弛现象;
③在一定温度和循环(交变)应力作用下,观察试样应变滞后于应力变化的滞后现象.
以上三种现象统称TPEE聚合物的力学松弛现象。根据应力或应变是否是交变的,蠕变、应力松弛属于静态黏弹性,滞后现象属于动态黏弹性。
通过对黏弹性的研究,首先为TPEE聚合物的加工和应用提供力学方面的理论依据.此外.人们又可以从其中获得分子结构和分子运动的信息,这些信息包括;①平均分子量;②交联和支化,③结晶和结晶形态。④共聚结构(无规、嵌段、接枝);⑤增塑;⑥分子取向;⑦填充。⑧与上述因素有关的运动学问题。