聚合物新材料的線性與非線性粘彈性力學(xué)性能測(cè)試與研究.pdf

1、本文分別對(duì)兩種聚合物新材料進(jìn)行了一系列的線性與非線性的力學(xué)性能研究，并考查了加載條件和環(huán)境等因素的影響。在研究中發(fā)現(xiàn)，納米粒子填充的聚合物中的循環(huán)軟化在室溫條件下在相對(duì)較短的時(shí)間（17小時(shí)內(nèi)）就可完全恢復(fù)。當(dāng)加載速率較小時(shí)材料顯示出彈性體特性。當(dāng)加載率較大時(shí)材料表現(xiàn)出很強(qiáng)的非線性，并且出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。在接下來(lái)的循環(huán)圈數(shù)內(nèi)，材料出現(xiàn)應(yīng)力軟化，屈服現(xiàn)象消失。在給定較短的間歇時(shí)間內(nèi)，材料即可恢復(fù)其初始狀態(tài)?；诮宦?lián)消除和粒子基體間交互作用的削弱

2、理論，提出了對(duì)這種應(yīng)力恢復(fù)的解釋。
　　本文通過(guò)剪切實(shí)驗(yàn)對(duì)納米粒子填充PDMS和無(wú)粒子填充PDMS進(jìn)行了研究。相比于純 PDMS基體材料的彈性體特性，加載時(shí)納米復(fù)合材料可以觀察到顯著非線性行為。并在不同溫度（–40°C到60°C）和不同應(yīng)變率下（10–4到10–1 s–1）對(duì)復(fù)合材料材料進(jìn)行了單拉實(shí)驗(yàn)。利用時(shí)溫等效原理對(duì)由于納米粒子填充所引入的溫度率相關(guān)特性進(jìn)行了描述。另外，通過(guò)在-20°C到80°C范圍內(nèi)進(jìn)行間歇循環(huán)加載實(shí)驗(yàn)，考

3、察了溫度對(duì)于Mullins效應(yīng)的恢復(fù)的影響。
　　本文提出了利用線粘彈性理論分析密封劑材料在熱變形下的應(yīng)力分析框架。在假設(shè)材料的熱應(yīng)變和溫度變化成比例關(guān)系的前提下，對(duì)其名義應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。將分析方法用來(lái)對(duì)Dow Corning公司具有代表性的兩種玻璃用密封劑，一為傳統(tǒng)的彈性體材料，另一種為聚合物新材料——納米粒子填充的交聯(lián)熱熔膠，在一天的溫度變化下的應(yīng)力狀態(tài)。兩種材料的熱應(yīng)力響應(yīng)在粘彈性力學(xué)分析中進(jìn)行了比較。本文在給定的溫度循

4、環(huán)條件下提供了材料的屈服邊界。
　　在本文中，對(duì)另一種聚合物新材料——全磺酸perfluorosulfonic acid（PFSA）質(zhì)子交換膜材料，利用實(shí)驗(yàn)室自主開發(fā)的多夾具的松弛實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在潮濕環(huán)境和浸泡條件下的線性和非線性粘彈性響應(yīng)進(jìn)行了測(cè)試。在30-90±C，從1％的應(yīng)變到20%應(yīng)變，對(duì)質(zhì)子交換膜進(jìn)行了松弛實(shí)驗(yàn)。在文中，將浸泡實(shí)驗(yàn)與干燥條件和不同濕度空氣環(huán)境的力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。另外還在70°C的浸泡環(huán)境中，對(duì)薄膜進(jìn)行了