聚合物新材料的線性與非線性粘彈性力學性能測試與研究.pdf

1、本文分別對兩種聚合物新材料進行了一系列的線性與非線性的力學性能研究，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較短的時間（17小時內）就可完全恢復。當加載速率較小時材料顯示出彈性體特性。當加載率較大時材料表現(xiàn)出很強的非線性，并且出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。在接下來的循環(huán)圈數(shù)內，材料出現(xiàn)應力軟化，屈服現(xiàn)象消失。在給定較短的間歇時間內，材料即可恢復其初始狀態(tài)?；诮宦?lián)消除和粒子基體間交互作用的削弱

2、理論，提出了對這種應力恢復的解釋。
　　本文通過剪切實驗對納米粒子填充PDMS和無粒子填充PDMS進行了研究。相比于純 PDMS基體材料的彈性體特性，加載時納米復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）和不同應變率下（10–4到10–1 s–1）對復合材料材料進行了單拉實驗。利用時溫等效原理對由于納米粒子填充所引入的溫度率相關特性進行了描述。另外，通過在-20°C到80°C范圍內進行間歇循環(huán)加載實驗，考

3、察了溫度對于Mullins效應的恢復的影響。
　　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力分析框架。在假設材料的熱應變和溫度變化成比例關系的前提下，對其名義應力狀態(tài)進行了預測。將分析方法用來對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力狀態(tài)。兩種材料的熱應力響應在粘彈性力學分析中進行了比較。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，對另一種聚合物新材料——全磺酸perfluorosulfonic acid（PFSA）質子交換膜材料，利用實驗室自主開發(fā)的多夾具的松弛實驗設備，在潮濕環(huán)境和浸泡條件下的線性和非線性粘彈性響應進行了測試。在30-90±C，從1％的應變到20%應變，對質子交換膜進行了松弛實驗。在文中，將浸泡實驗與干燥條件和不同濕度空氣環(huán)境的力學實驗結果進行了比較。另外還在70°C的浸泡環(huán)境中，對薄膜進行了