橡胶的分子特征和应力介绍

2017年10月11日 14:04:18  来源:长沙彩虹财务顾问有限公司
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  橡胶的分子特征

构成橡胶弹性体的分子结构有以下特点:
  1、其分子由重复单元构成的长链分子。分子链柔软,其链段有高度的活动性,玻璃化转变温度(Tg)低于室温;
  2、其分子间的吸引力比较小,在常态下是非晶态,分子彼此间容易相对运动;
  3、其分子之间有一些部位能够通过化学交联或由物理缠结相连接,形成三维网状的分子结构以限制整个大分子链的大幅度的活动性。
  从微观上看,组成橡胶的长链分子的原子与链段由于热振动而处于不断运动中,使得整个分子呈现极不规则的无规线团形状,分子两末端距离大大小于伸直的长度。一块未拉伸的橡胶象是一团卷曲的线状分子的缠结物。橡胶在不受外力作用时,未变形状态熵值最大。当橡胶受拉伸时,其分子在拉伸方向上以不同程度排列成行。为保持此定向排列需对其作功,因此橡胶是抵制受伸张的。当外力除去时,橡胶将收缩回到熵值最大的状态。故橡胶的弹性主要是源于体系中熵的变化的"熵弹性".

  橡胶的应力

    应变性质
  应力-应变曲线是一种伸长结晶橡胶的典型曲线,其主要组分是由于体系变得有序而引起的熵变。随着分子被渐渐拉直,使得分子链上支链的隔离作用消失,分子间吸引力变得显著起来,从而有助于抵抗进一步的变形,所以橡胶在被充分拉伸时会呈现较的高抗张强度。
  橡胶在恒应变下的应力是温度的函数。随温度的升高橡胶的应力将成比例地增大。
  橡胶的应力对温度的这种依赖称为焦耳效应,它可以说明金属弹性和橡胶弹性间的根本差别。在金属中,每个原子都被原子间力保持在严格的晶格中,使金属变形所做的功是用来改变原子间的距离,引起内能的变化。因而其弹性称为"能弹性".其弹性变形的范围比橡胶中主要由于体系中熵的变化而产生的"熵弹性"的变化范围要小得多。

  在一般的使用范围内,橡胶的应力-应变曲线是非线性的,因此橡胶的弹性行为不能简单地以杨氏模量来确定 。


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