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高聚物是比较典型的黏弹性材料,研究其力学性能时首先就要考虑它的黏弹性,时常将黏弹性分为静态黏弹性和动态黏弹性。高聚物动静态黏弹性的影响因素较多,主要有温度、应力、频率、应变和物理老化等。本文首先简述高聚物的黏弹性以及几个影响因素和时间-温度等效原理,然后根据具体的实验探讨了温度、应力和物理老化对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)静态黏弹性的影响以及温度、频率、应变和物理老化对橡胶和聚碳酸酯(PC)动态黏弹性的影响。主要研究工作及结果如下:1.在不同温度和应力下对PMMA进行短期蠕变测试。结果表明,PMMA的等时蠕变速率随温度的增加而增大;依据时间-温度等效原理,在26MPa的应力时,可用26℃的短期(4000s)蠕变柔量数据来预估14℃时长达46天的蠕变性能。即时间-温度等效原理提供了一种材料长期蠕变性能加速表征的方法。随着应力的增加,高聚物由线性黏弹性过渡到非线性黏弹性,在非线性黏弹性阶段,蠕变柔量是随着应力的增加而增加的;且提高温度可以减小从线性黏弹性过渡到非线性黏弹性的临界应力。2.对经历不同老化时间的PMMA进行恒速拉伸测试。结果表明,PMMA的初始瞬时弹性模量和断裂强度随老化时间的增加而增加,并趋向其渐近值,其变化规律满足Kohlrausch-Williams-Watts (KWW)方程。此外,PMMA的拉伸蠕变测试结果表明,在一定的老化时间范围内,等时蠕变柔量随对数老化时间的增大而线性减小。3.不同频率和不同升温速率下高聚物动态力学性能温度谱的测试分析表明,提高测试频率和升温速率,测得的玻璃化转变温度升高,且玻璃化转变温度随频率的对数线性增大。4.在不同温度下对橡胶动态力学性能进行频率扫描测试,结果表明:在30Hz以下时,橡胶的储能模量和损耗因子可以通过时间-温度等效原理进行移位;当频率高于30Hz时,时间-温度等效原理不再适用。同时,不同频率下的橡胶动态力学性能温度谱测试结果表明,当频率高于30Hz时,出现β(次级)转变,使得材料呈现热流变复杂性,因而时间-温度等效原理不再适用。此外,分析结果表明,橡胶α和β转变的活化能分别为159.2kJ/mol和15.1kJ/mol。5.在预应变条件下进行橡胶动态力学性能测试,结果表明,在一定的应变幅值范围内,储能模量随应变幅值的增加而减小,损耗因子随应变幅值的增加而增加;在一定的预应变范围内,随着预应变的增加,储能模量是增加的,损耗因子则是减小的。