高聚物模量

[拼音]：gaojuwu moliang

[外文]：modulus of polymers

模量Μ是应力σ 与在应力作用下所产生的形变ε之比，即Μ＝σ/ε，它是高聚物材料受外力作用时阻止形变能力的度量。按照应力作用方式的不同，可分为单轴拉伸时的杨氏模量E，剪切时的切变模量G和静压力下的体积模量B。对于各向同性的材料，三种模量之间有下述关系:E＝2G(1+v)＝3B(1-2v)。式中v为泊松比，对于高弹物质，v接近0.5。对于各向异性的材料，一般至少有5个或6 个独立的弹性模量。杨氏模量可以用拉伸、弯曲和压缩时应力与应变间的关系来求得，其计算公式分别为：

（拉伸）

　　　（弯曲）

　　 　　 （压缩）

当拉伸（或压缩）时，式中F/A为单位面积受的力，L₀和L分别为原始长度和拉伸（或压缩）后的长度。当弯曲时，L₀为两支点间距离；Y为弯曲梁中间挠度；F为负荷重量；C、D为厚度和宽度。通过自由振动和共振振动可以求出杨氏或切变动态模量。也可以利用波动传递技术，用超声波测定纤维及薄窄条试样的杨氏模量。

高聚物模量的测试值与试验速率(或作用频率)和温度有关。试验速率越快(或作用频率越高)，模量越高;温度越高，模量越低。在玻璃化温度附近，温度对模量的影响表现得最为明显，半结晶性高聚物的模量约变化两个数量级，非晶态高聚物的模量约变化三个数量级。在玻璃化温度以下，高聚物的模量约为 10⁹～10¹⁰牛／米²（1牛/米²＝1帕）。在略高于玻璃化温度时，结晶度和非晶态高聚物的分子量都对模量有影响，提高结晶度和增大分子量都能使模量升高。一般，增塑剂能使高聚物模量下降，刚性填料能使模量上升。取向高聚物由于分子链在取向方向进行有序排列，因而模量在这个方向上升，而在取向的垂直方向下降。