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第 27 卷 第 3 期 爆 炸 与 冲 击 Vol.27,No.3 2007 年 5 月 EXPLOSION ANDSHOCK WAVES May,2007 文 章 编 号 :1001-1455(200703-0210-07 PP/PA 共 混 高 聚 物 在 高 应 变 率 下 的 * 热 粘 弹 性 本 构 关 系 和 时 温 等 效 性 施 绍 裘, 喻 炳, 王 礼 立 ( 宁 波 大 学 工 学 院 力 学 与 材 料 科 学 研 究 中 心, 浙 江 宁 波 315211 摘 要 :: 采 用 Instron1342 电 液 伺 服 试 验 机 和 改 进 的 SHPB 技 术 对 以 113 材 料 为 例 的 PP/PA 共 混 高 聚 物 进 行 了 应 变 率 在 10-4 ~10 3 s -1 宽 广 范 围, 温 度 为 25 40 60 80 下 的 一 维 应 力 力 学 性 能 试 验 结 果 表 明, 这 类 共 混 高 聚 物 的 力 学 响 应 对 温 度 和 应 变 率 都 是 敏 感 的 以 朱 - 王 - 唐 非 线 性 粘 弹 性 本 构 方 程 来 描 述 这 类 PP/ PA 共 混 高 聚 物 的 力 学 响 应, 并 拟 合 得 到 了 其 热 粘 弹 性 本 构 参 数, 理 论 预 言 与 试 验 结 果 在 应 变 小 于 7% 时 吻 合 良 好 对 113 材 料 20~80 温 度 范 围 内 不 同 应 变 率 下 的 试 验 结 果 进 行 分 析, 证 明 PP/PA 共 混 高 聚 物 存 在 率 温 等 效 关 系, 提 高 温 度 和 增 加 作 用 时 间 ( 减 小 应 变 率 的 效 果 相 当, 反 之, 降 低 温 度 与 减 少 作 用 时 间 ( 提 高 应 变 率 的 效 果 相 当 通 过 引 入 量 纲 一 参 量 Z, 使 应 变 率 ε 温 度 T 这 2 个 参 量 归 结 为 统 一 的 Z 参 量, 从 而 得 到 了 体 现 时 温 等 效 性 的 统 一 曲 线 关 键 词 : 固 体 力 学 ; 热 粘 弹 性 本 构 响 应 ;SHPB 技 术 ; 共 混 高 聚 物 ; 应 变 率 ; 率 温 等 效 中 图 分 类 号 :O345 国 标 学 科 代 码 :130 1520 文 献 标 志 码 :A 1 引 言 众 所 周 知, 应 变 率 ε 和 温 度 T 是 影 响 高 聚 物 材 料 力 学 性 能 的 2 个 重 要 的 因 素 由 高 聚 物 力 学 性 能 对 时 间 t( 或 应 变 率 ε 和 温 度 T 的 的 相 关 性 研 究 出 发, 发 展 了 一 系 列 热 粘 弹 性 本 构 理 论 高 聚 物 在 不 同 温 度 下 或 不 同 外 力 作 用 时 间 ( 频 率 或 应 变 率 下 都 显 示 出 同 样 的 3 种 力 学 状 态 ( 玻 璃 态 橡 胶 态 和 粘 流 态 和 2 个 相 应 转 变 区 域 已 有 对 高 聚 物 大 量 研 究 结 果 表 明, 温 度 和 时 间 对 高 聚 物 的 力 学 松 弛 过 程, 从 而 对 粘 弹 性 的 影 响 具 有 某 种 等 效 的 作 用 高 聚 物 在 较 低 温 度 下 的 力 学 性 能 相 当 于 在 较 短 作 用 时 间 ( 或 较 高 应 变 率 较 高 作 用 频 率 下 的 力 学 性 能, 提 高 温 度 与 延 长 作 用 时 间 ( 或 降 低 应 变 率 降 低 作 用 频 率 相 当 即 高 聚 物 的 时 间 相 关 性 和 温 度 相 关 性 之 间 存 在 某 种 转 换 或 等 价 关 系 通 过 移 位 因 子 a T, 引 入 归 一 化 时 间 τ=t/a T 后, 不 同 温 度 下 的 模 量 函 数 E(T,t 可 归 化 为 参 考 温 度 T g 下, 以 τ 为 单 变 量 的 统 一 函 数 [1] E(T g,τ 这 种 材 料 被 称 为 热 流 变 简 单 材 料 L.W.Morland 等 提 出 了 积 分 形 式 的 热 流 变 简 单 材 料 [2] 的 积 分 方 程 但 他 们 的 工 作 局 限 在 线 性 粘 弹 性 范 围, 只 适 用 于 小 应 变 以 后 C.J.Morgan 等 进 行 了 有 关 试 验, 发 现 有 些 热 塑 性 塑 料 在 大 应 变 时 也 具 有 某 种 时 温 等 效 性, 但 限 于 低 应 变 率 条 件 下 朱 兆 祥 [3] 等 对 热 固 性 塑 料 环 氧 树 脂 研 究 了 其 高 应 变 率 下 的 时 温 等 效 规 律 对 共 混 高 聚 物 在 高 应 变 率 和 大 变 形 下 时 温 等 效 性 至 今 未 见 报 道 对 PP/PA 共 混 高 聚 物 进 行 了 不 同 温 度 下 的 高 / 低 应 变 率 试 验 研 究 共 进 行 了 4 组 恒 定 高 温 (20 40 60 80 和 4 组 恒 定 低 温 (0-20 -40-60 下 高 应 变 率 冲 击 试 验 ( 应 变 率 为 10 2 ~10 3 s -1 及 准 静 态 试 验 ( 应 变 率 为 10-4 10-2 s -1 发 现 该 新 型 强 韧 化 共 混 高 聚 物 材 料 在 从 准 静 态 到 冲 击 动 态 的 横 跨 数 个 量 级 的 应 变 率 范 围, 可 用 ZWT 非 线 性 热 粘 弹 性 本 构 方 程 来 描 述 其 本 构 力 学 响 应 在 上 述 ZWT 非 线 性 热 粘 弹 性 本 构 方 程 基 础 上, 研 究 了 这 类 共 混 高 聚 物 的 率 温 等 效 规 律, 表 明 即 使 * 收 稿 日 期 :2006-03-10; 修 回 日 期 :2006-07-11 基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 (10372046 作 者 简 介 : 施 绍 裘 (1946, 男, 教 授

第 3 期 施 绍 裘 等 :PP/PA 共 混 高 聚 物 在 高 应 变 率 下 的 热 粘 弹 性 本 构 关 系 和 时 温 等 效 性 211 在 非 线 性 大 应 变 条 件 下, 其 应 变 率 效 应 和 温 度 效 应 之 间 也 存 在 内 蕴 的 等 价 性 或 互 换 性, 从 而 用 量 纲 一 的 归 一 化 的 率 温 等 效 参 数 来 统 一 刻 划 其 力 学 响 应 的 应 变 率 效 应 和 温 度 效 应, 即 将 应 变 率 ε 和 温 度 T 这 2 个 参 量 归 结 为 统 一 的 Z 参 量, 从 而 得 到 了 体 现 时 温 等 效 性 的 (σ tr /Z-(ε/Z 的 统 一 的 应 力 应 变 曲 线 2 试 验 方 法 和 结 果 对 中 国 科 学 院 化 学 研 究 所 提 供 的 新 型 的 4 种 配 方 的 强 韧 化 PP/PA 共 混 高 聚 物 进 行 较 全 面 的 力 学 性 能 试 验 这 4 种 配 方 包 括 加 入 2 种 相 容 剂 表 1 试 样 成 分 与 比 例 Table1 Elementsandproportionofspecimens 代 号 成 分 质 量 比 例 TPEḡ 和 PPḡ-MAH 的 2 种 增 强 增 韧 的 PP/PA BD6 PP/PA/PPḡ-MAH 55/30/15 共 混 体 系, 每 一 种 体 系 又 包 括 PP PA 和 相 容 剂 的 BD7 PP/PA/TPEḡ 55/30/15 [4-5] 2 种 配 比 试 样 的 组 成 成 分 及 比 例 见 表 112 PP/PA/PPḡ-MAH 49/30/21 1 应 变 率 为 10-2 10-4 s -1 113 PP/PA/TPEḡ 49/30/21 的 准 静 态 试 验 在 宁 波 大 学 Instron1342 电 液 伺 服 试 验 机 上 进 行, 温 度 分 别 为 25 40 60 80 应 变 率 为 10 2 ~10 3 s -1 的 动 态 冲 击 试 验 在 宁 波 大 学 的 全 电 脑 化 的 14.5mm 的 SHPB 试 验 装 置 上 进 行, 温 度 分 别 为 -60-40 -20 0 25 40 60 80 试 验 温 度 由 专 门 设 计 的 配 合 SHPB 系 统 的 高 低 温 试 验 装 置 控 制 考 虑 到 高 聚 物 的 低 阻 抗 特 性, 为 保 证 试 样 内 应 力 和 变 形 的 均 匀 性, SHPB 装 置 的 输 入 输 出 杆 采 用 铝 合 金 杆, 并 在 入 射 杆 端 安 装 波 形 整 形 器, 以 保 证 试 验 的 精 度 图 1113 在 准 静 态 下 不 同 温 度 时 的 真 应 力 应 变 曲 线 Fig.1 Quasi-statictruestressṯruestraincurves of113atdiferenttemperatures 图 2113 在 室 温 时 不 同 高 应 变 率 下 的 真 应 力 应 变 曲 线 Fig.2 Truestressṯruestraincurvesof113 at25 underdiferenthighstrainrates 图 3113 在 高 应 变 率 下 不 同 温 度 时 的 真 应 力 真 应 变 曲 线 比 较 Fig.3 Comparisonoftruestressṯruestraincurvesof113underhighstrainratesatdiferenttemperatures

212 爆 炸 与 冲 击 第 27 卷 以 113 材 料 为 例, 给 出 PP/PA 共 混 高 聚 物 的 试 验 结 果 113 在 准 静 态 下 不 同 温 度 时 的 真 应 力 真 应 变 曲 线 比 较 见 图 1 113 在 室 温 25 时 不 同 高 应 变 率 下 的 真 应 力 真 应 变 曲 线 比 较 见 图 2 113 在 高 应 变 率 (850 2000s -1 下 不 同 温 度 时 的 真 应 力 真 应 变 曲 线 比 较 见 图 3 试 验 结 果 均 表 明, 这 类 共 混 高 聚 物 的 力 学 响 应 对 应 变 率 温 度 都 是 敏 感 的 图 3(b 可 见, 高 应 变 率 (2000s -1 下, 温 度 为 -60-40, 应 变 达 5% 时, 均 发 生 脆 性 断 裂 破 坏 3 PP/PA 共 混 高 聚 物 的 热 粘 弹 性 本 构 方 程 粘 弹 性 和 可 经 受 大 变 形 是 高 分 子 材 料 的 2 个 突 出 的 力 学 性 能 线 性 粘 弹 性 本 构 理 论 成 功 地 描 述 了 [6-7] 高 分 子 材 料 在 小 变 形 下 的 力 学 特 性, 而 大 变 形 必 然 导 致 材 料 的 本 构 非 线 性, 唐 志 平 等 研 究 高 分 子 材 料 率 相 关 本 构 行 为 的 试 验 结 果 表 明, 在 应 变 大 到 5% 左 右 之 前 这 些 高 聚 物 具 有 弱 非 线 性 的 粘 弹 性 性 质, 根 据 弱 记 忆 假 设 的 非 线 性 粘 弹 性 理 论, 提 出 其 本 构 方 程 可 写 成 非 线 性 和 粘 弹 性 2 部 分 之 和 的 朱 - 王 - 唐 模 型 ( 简 写 ZWT 模 型 n σ=σ E (ε+ i i=1e t 0 æ ε(τexp - t-τ ö dτ (1 è θ1 即 总 的 应 力 响 应 σ(ε 包 括 2 部 分 :(1 表 现 非 线 性 部 分 的 平 衡 态 σ E (ε,(2 由 MaxweḻWiechert 体 来 表 征 的 线 性 粘 弹 性 部 分 则 方 程 (1 表 示 为 σ=σ E (ε+e t æ 1 ε(τexp - t-τ ö dτ+e 2 0 è θ1 t æ ε(τexp - t-τ ö dτ (2 0 è θ2 若 式 (2 中 的 平 衡 态 部 分 σ E (ε 用 幂 级 数 展 开, 取 前 3 项 作 为 近 似, 即 把 式 (3 代 入 式 (2, 得 σ E (ε=e 0ε+αε 2 +βε 3 (3 σ=e 0ε+αε 2 +βε 3 +E t æ 1 ε(τexp - t-τ ö dτ+e 2 0 è θ1 t æ ε(τexp - t-τ ö dτ (4 0 è θ2 这 就 是 朱 - 王 - 唐 非 线 性 粘 弹 性 本 构 方 程, 其 力 学 模 型 可 表 示 为 2 个 Maxwel 体 和 1 个 非 线 性 弹 簧 并 联 组 成 它 含 有 7 个 参 数, 其 中 松 弛 时 间 θ 1 弹 性 常 数 为 E 1 的 Maxwel 体 用 来 描 述 低 应 变 率 的 粘 弹 响 应 ; 松 弛 时 间 θ 2 弹 性 常 数 为 E 2 的 Maxwel 体 用 来 描 述 高 应 变 率 的 粘 弹 响 应 ;E 0 是 初 始 弹 性 模 量 ;α β 是 非 线 性 弹 性 系 数 设 式 (4 对 于 共 混 高 聚 物 同 样 适 用, 可 由 试 验 数 据 来 拟 合 式 (4 的 参 数, 其 中 E 0 α β E 1 θ 1 由 静 态 试 验 数 据 拟 合 得 到,E 2 和 θ 2 由 动 态 试 验 数 据 拟 合 由 于 不 同 温 度 下 的 材 料 本 构 响 应 具 有 相 类 似 的 特 征, 上 式 讨 论 包 括 式 (4 可 以 推 广 到 不 同 温 度 下, 构 成 热 粘 弹 性 本 构 方 程 可 以 想 象 E 0 α β E 1 θ 1 E 2 和 θ 2 都 是 温 度 T 的 函 数 以 113 为 例 来 分 析 应 变 率 范 围 为 10-4 ~10 3 s -1 时 不 同 温 度 下 的 试 验 结 果 根 据 恒 定 温 度 下 2 组 常 规 的 低 应 变 率 试 验 数 据 和 2 组 Hopkinson 杆 装 置 上 得 到 的 高 应 变 率 试 验 数 据, 通 过 最 小 二 乘 法 很 容 易 得 到 式 (4 中 的 7 个 材 料 参 数 对 113 材 料 应 变 至 7% 时 不 计 及 损 伤 演 化 的 ZWT 非 线 性 粘 弹 性 关 系 的 各 个 温 度 下 的 参 数 经 统 计 并 拟 合 后 见 表 2 图 4 为 113 材 料 在 40 时 ZWT 方 程 描 述 的 理 论 曲 线 与 试 验 曲 线 的 比 较 可 见 无 论 准 静 态 还 是 高 应 变 率 下, 应 变 小 于 7% 时, 试 验 曲 线 与 理 论 曲 线 都 吻 合 很 好 表 2113 材 料 各 个 温 度 下 ZWT 非 线 性 粘 弹 性 关 系 的 参 数 Table2 Thenon-linearviscoelasticparametersof113inZWTequationatdiferenttemperatures T/ E0/GPa α/gpa β / GPa E1/GPa θ1/s E2/GPa θ2/ μ s η /( Pa s 80 0.45-10.51 86.94 0.12 2.41 0.81 5.67 4567 60 0.61-8.40 52.60 0.16 14.06 0.82 6.03 4913 40 0.62-6.39 28.03 0.24 23.91 0.83 6.34 5276 25 0.67-3.32-18.14 0.30 34.04 0.86 6.82 5872

第 3 期 施 绍 裘 等 :PP/PA 共 混 高 聚 物 在 高 应 变 率 下 的 热 粘 弹 性 本 构 关 系 和 时 温 等 效 性 213 图 440 时 ZWT 方 程 描 述 的 理 论 曲 线 与 试 验 曲 线 比 较 Fig.4 ComparisonbetweentheZWT modelprediction at40 andtheexperimentaldata 4 PP/PA 共 混 高 聚 物 的 时 温 等 效 性 考 虑 在 2 个 不 同 温 度 T g 和 T 下 的 2 条 叠 合 曲 线, 称 T g 为 参 比 温 度, 而 T 则 是 另 外 一 个 [8-10] 任 意 温 度 可 以 写 出 下 式 E(T g =E(T,t (5 在 式 (5 中 约 定, 每 一 个 模 量 值 E(T g 都 与 温 度 T 时 的 叠 合 曲 线 上 的 一 个 数 值 相 等 的 模 量 值 E(T,t 相 对 应 在 写 出 这 一 方 程 时, 里 面 包 含 t R 和 t 之 间 的 一 个 关 系 即 改 变 温 度 的 效 应 等 同 于 时 间 标 尺 上 乘 以 一 个 因 子, 或 在 时 间 对 数 标 尺 上 加 上 一 个 因 子 时 间 - 温 度 等 效 的 另 一 种 说 法 因 为 a T 不 是 时 间 的 函 数, 所 以 可 以 从 方 程 (6 推 得 [10] 因 为 粘 度 η 可 以 表 示 为 t R =t/a T (6 式 (6 中 的 a T 仅 是 T g 和 T 的 函 数, 这 只 是 dt=a Tdt R (7 将 式 (7 代 入 式 (8 得 η ( T= E(T,tdt= 0 g dt (8 0E(T 因 为 a T 不 是 时 间 的 函 数, 所 以 有 因 为 参 比 温 度 T g 可 以 任 选, 所 以 有 η ( T= 0E(T g a Tdt R (9 η ( T=a T η ( T g (10 a T = η( T η ( T g =η( T η ( (11 T R 上 节 拟 合 得 到 的 高 聚 物 的 2 个 松 弛 时 间 θ 1 与 θ 2 在 各 个 温 度 下 几 乎 都 相 差 5 个 数 量 级, 对 于 本 文 中 着 重 讨 论 的 高 应 变 率 下 的 情 况, 松 弛 时 间 长 的 运 动 单 元 实 际 上 还 来 不 及 松 弛, 就 近 似 表 示 为 弹 性 性 质 这 时 式 (4 中 与 θ 1 相 应 的 松 弛 响 应 就 化 为 瞬 时 响 应 E 1 (Tε, 并 入 第 一 项 因 此 式 (4 就 化 为 只 包 含 1 个 松 弛 时 间 的 非 线 性 热 粘 弹 性 本 构 方 程 σ(t ἐ=σ 0 (T ἐ+e 2 (T t æ ε(τexp - t-τ ö 0 è θ 2 (T dτ (12 σ 0 (T ἐ=e 0 (Tε+α(Tε 2 +β ( Tε 3 +E 1 (Tε (13 [3] 式 (13 与 式 (3 相 比, 就 相 差 1 项 E 1 (Tε 朱 兆 祥 等 曾 以 量 纲 一 超 应 力 σ tr 来 描 述 材 料 的 热 粘 弹 性 响 应, 其 表 达 式 由 式 (12 得 到 (T σ tr = σ-σ0 ἐ 0 E 0 (T = t R æ exp - tr -t R ö ε 0 dt 0 è θ2 t R (14 R 从 式 (14 可 以 看 到,σ tr 只 是 参 比 时 间 t R 的 函 数, 而 温 度 与 时 间 不 再 作 为 独 立 变 量 出 现, 换 言 之, 只 要 应 变 历 史 相 同, 每 个 温 度 下 的 σ tr -t R 关 系 将 重 合 在 同 一 条 曲 线 上 因 此 式 (14 代 表 了 共 混 高 聚 物 在 高 应 变 率 大 应 变 下 的 一 种 时 温 等 效 性 在 一 定 的 应 变 历 史 ( dε 一 定 下, 量 纲 一 超 应 力 σ tr 对 应 一 定 dt R 的 变 量 t R 当 温 度 增 加 时, 粘 度 η 随 之 降 低, 由 式 (11 知,a T 随 之 减 少, 要 想 保 持 一 定 的 参 比 时 间 t R, 由 式 (2 可 知 应 减 少 作 用 时 间 t 所 以 提 高 温 度 和 增 加 作 用 时 间 的 效 果 相 当, 反 之, 降 低 温 度 与 减 少 作

214 爆 炸 与 冲 击 第 27 卷 用 时 间 的 效 果 相 当 关 于 这 一 点 也 可 以 从 应 力 应 变 曲 线 比 较 中 得 到 初 步 的 说 明, 从 图 5 看 到 曲 线 2 曲 线 3 反 映 的 的 应 力 应 变 状 态 比 较 相 近, 可 以 从 曲 线 4 的 状 态 通 过 增 加 作 用 时 间 ( 减 小 应 变 率 或 增 加 温 度 得 到 ; 也 可 以 从 曲 线 1 的 状 态 通 过 减 小 作 用 时 间 ( 增 大 应 变 率 或 降 低 温 度 得 到 如 果 引 入 量 纲 一 参 量 则 有 Z= εθ(t (15 dε =a(t dε = εη ( T dt R dt η ( T R 又 由 于 (16 θ(t= η( T E(T, θ(t R = η( T R E(T R ( 17 图 5113 材 料 在 不 同 试 验 条 件 下 的 应 力 应 变 曲 线 比 较 Fig.5 Thestress-straincurvesof113 underdiferentexperimentalconditions 由 于 弹 性 模 量 (E 2 随 温 度 变 化 不 大, 可 近 似 取 为 常 数 ( 为 约 0.83GPa, 结 合 式 (11 可 以 得 到 把 式 (15 (17 代 入 式 (16 得 θ(t= η( T R a T E(T R =θ (T R a T (18 dε dε =a = εη ( T T dt R dt η ( T g = Z (19 θ(t g 因 θ(t g 是 常 数, 所 以 此 Z 参 量 和 dε/dt R 相 当 在 本 文 中 的 所 有 试 验 都 是 在 恒 温 恒 应 变 率 下 进 行 的, 在 共 混 高 聚 物 的 力 学 性 能 的 表 述 中, 温 度 和 应 变 率 都 是 以 2 个 参 量 出 现 的 现 在 通 过 式 (15, 温 度 和 应 变 率 2 个 参 量 可 以 统 一 为 参 量 Z 从 式 (15 中 可 以 看 出, 提 高 应 变 率 或 降 低 温 度 T( 即 减 少 松 弛 时 间 都 将 增 高 Z 参 量 ; 反 之, 降 低 应 变 率 或 提 高 T 都 将 降 低 Z 参 量 所 以 对 于 存 在 着 时 温 等 效 性 的 非 线 性 粘 弹 性 材 料 来 说 也 同 时 存 在 着 率 温 等 效 性 在 恒 温 恒 应 变 率 试 验 中,Z 是 常 量, 对 式 (14 积 分 得 σ tr Z =1-exp æ - ε ö è Z 式 (20 即 描 述 时 温 等 效 效 应 统 一 曲 线 的 方 程, 也 即 是 以 Z 为 参 量 的 所 有 试 验 点 必 须 符 合 的 统 一 的 应 力 应 变 曲 线 ((σ tr /Z-(ε/Z 试 验 和 理 论 曲 线 比 较 见 图 6 由 于 试 验 实 际 上 不 是 在 完 全 等 温 的 条 件 下 进 行 的, 又 不 是 完 全 恒 应 变 率 的, 特 别 是 在 动 态 冲 击 载 荷 时 取 的 是 加 载 段 的 平 均 应 变 率, 所 以 图 6 存 在 某 种 程 度 的 分 散 性 是 不 难 理 解 的, 而 这 种 分 散 性 也 说 明 时 温 等 效 原 理 对 多 相 或 半 结 晶 高 聚 物 仅 在 一 定 精 度 范 围 适 用 (20 因 为 弹 性 模 量 随 时 间 变 化 不 大, 因 此 a(t θ(t 将 主 要 由 粘 性 系 数 η 的 温 度 依 赖 性 决 定 由 表 2, η ( T 可 按 Arrhenius 方 程 拟 合 η ( T=η0exp æ A ö èkt 式 中 : η 0=4189Pa s,a/k=8.595 从 试 验 测 得 的 粘 度 系 数 与 拟 合 的 曲 线 如 图 7 所 示 现 在 把 式 (21 代 入 式 (15,Z 参 量 就 化 成 在 粘 塑 性 材 料 的 时 温 等 效 研 究 中 的 ZeneṟHolmon 参 量 Z= εη0 E exp æ A ö èkt (21 (22

第 3 期 施 绍 裘 等 :PP/PA 共 混 高 聚 物 在 高 应 变 率 下 的 热 粘 弹 性 本 构 关 系 和 时 温 等 效 性 215 图 6 体 现 时 温 等 效 性 的 (σt R /Z-(ε/Z 统 一 曲 线 Fig.6 Theunifiedcurveofσt R /Zversusε/Z for113blendsatvarioustemperatures 图 7 拟 合 粘 度 系 数 与 温 度 的 关 系 Fig.7 Relationshipofthefitedviscositycoeficients andtemperatures 5 结 论 (1 采 用 Instron1342 电 液 伺 服 试 验 机 和 改 进 的 SHPB 技 术 对 以 113 材 料 为 例 的 PP/PA 共 混 高 聚 物 进 行 了 应 变 率 在 10-4 ~10 3 s -1 宽 广 范 围, 温 度 为 25 40 60 80 下 的 一 维 应 力 力 学 性 能 试 验 结 果 表 明, 这 类 共 混 高 聚 物 的 力 学 响 应 对 温 度 和 应 变 率 都 是 敏 感 的 以 朱 - 王 - 唐 非 线 性 粘 弹 性 本 构 方 程 来 描 述 这 类 PP/PA 共 混 高 聚 物 的 力 学 响 应, 并 拟 合 得 到 了 其 热 粘 弹 性 本 构 参 数, 理 论 预 言 与 试 验 结 果 在 应 变 小 于 7% 时 吻 合 良 好 (2 对 113 材 料 20~80 温 度 范 围 内 不 同 应 变 率 下 的 试 验 结 果 进 行 分 析, 证 明 PP/PA 共 混 高 聚 物 在 一 定 误 差 范 围 内 存 在 率 温 等 效 关 系, 提 高 温 度 和 增 加 作 用 时 间 ( 减 小 应 变 率 的 效 果 相 当, 反 之, 降 低 温 度 与 减 少 作 用 时 间 ( 提 高 应 变 率 的 效 果 相 当 (3 通 过 引 入 量 纲 一 参 量 Z, 使 应 变 率 ε 温 度 T 这 2 个 参 量 归 结 为 统 一 的 Z 参 量, 从 而 得 到 了 体 现 时 温 等 效 性 的 (σ tr /Z-(ε/Z 统 一 曲 线 参 考 文 献 : [1] MorlandL W,LeeE H.Stressanalysisforlinearviscoelasticmaterialswithtemperaturevariation[J].Journalof Rheology,1960,4(1:233-263. [2] MorganCJ,WardIM.Thetemperaturedependenceofnoṉlinearcreepandrecoveryinorientedpolypropylene [J].JMechPhysSolids,1971,19:165-178. [3] 朱 兆 祥, 徐 大 本, 王 礼 立. 环 氧 树 脂 在 高 应 变 率 下 的 热 粘 弹 性 本 构 方 程 和 时 温 等 效 性 [J]. 宁 波 大 学 学 报,1988,1 (1:58-68. ZHUZhao-xiang,XU Da-ben,WANG Liḻi.Thethermo-viscoelasticconstitutiveequationofepoxyresinandits rateṯemperatureequivalenceathighstrainrates[j].journalofningbouniversity,1988,1(1;58-68. [4] OU Yu-chun,LEIYu-guo,FANG Xiao-ping,etal.Maleicanhydridegraftedthermoplasticelastomerasaninteṟ facialmodifierforpolypropylene/polyamide6blends[j].journalofappliedpolymerscience,2004,91:1806-1815. [5] 施 绍 裘, 王 永 忠, 王 礼 立, 等. 两 种 增 容 剂 的 PP/PA 三 元 共 混 体 系 动 态 力 学 性 能 的 研 究 [J]. 爆 炸 与 冲 击,2003,23 增 刊 :111-112. [6] 唐 志 平, 田 兰 桥, 朱 兆 祥, 等. 高 应 变 下 环 氧 树 脂 的 力 学 性 能 // 全 国 第 二 届 爆 炸 力 学 会 议 论 文 集 [C]. 扬 州,1981. [7] 施 绍 裘, 干 苏, 王 礼 立. 国 产 航 空 玻 璃 在 冲 击 载 荷 下 的 热 粘 弹 性 力 学 响 应 [J]. 宁 波 大 学 学 报,1990,3(2:66-75. SHIShao-qiu,GANSu,WANG Liḻi.Thethermo-viscoelasticmechanicalresponseofdomesticperspexforaiṟ craftsunderimpactloading[j].journalofningbouniversity,1990,3(2:66-75.

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