松弛过程

高分子聚合物的弹性形变过程

松弛过程（英文名称relaxation）对于不同的物体有不同的现象和解释，现特定仅限对于高分子聚合物的力学性能的范围进行解释。其物理和化学意义为：在外力作用下高分子链由原来的构象过渡到与外力相适应的构象的过程，即高分子链由一种平衡态过渡到另一种平衡态的过程，此过程伴有弹性形变。这主要由于高分子链段的热运动而产生。高分子链段之间有内摩擦，弹性形变需要一定的时间才能完成，此过程称为松弛过程，所需的时间称作松弛时间。进一步加深理解，需要熟悉一下概念：

高分子聚合物的分子结构

高分子材料具有大分子的链结构和特有的热运动，决定了它具有与低分子材料不同的物理性态。高分子材料的力学行为最大特点是它具有高弹性和粘弹性。在外力和能量作用下，其力学性能变化幅度较大，强烈地受到温度和时间等因素的影响。高聚物受力产生的变形是通过调整内部分子构象实现的。由于分子链构象的改变需要时间，除瞬间的普弹性变形外，高聚物还有慢性的粘性流变，通常称之为粘弹性。高聚物的粘弹性又可分为静态粘弹性和动态粘弹性两类。静态粘弹性指蠕变和松弛现象，高聚物在室温下已有明显的蠕变和松弛现象。

高分子聚合物的应力松弛

（stress relaxation）

就是在固定的温度和形变下，聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。这种现象也在日常生活中能观察到，例如橡胶松紧带开始使用时感觉比较紧，用过一段时间后越来越松。也就是说，实现同样的形变量，所需的力越来越少。未交联的橡胶应力松弛较快，而且应力能完全松弛到零，但交联的橡胶，不能完全松弛到零。线形聚合物的应力松弛的分子机理是，拉伸时张力迅速作用使缠绕的分子链伸长，但这种伸直的构象是不平衡的，由于热运动分子链会重新卷曲，但形变量被固定不变，于是链可能解缠结而转入新的无规卷曲的平衡态，于是应力松弛为零。交联聚合物不能解缠结，因而应力不能松弛到零。

研究松弛过程的重要性

应力松弛有重要的实际意义。高分子材料在成型过程中总离不开应力，在固化成制品的过程中应力来不及完全松弛，或多或少会被冻结在制品内。这种残存的内应力在制品的存放和使用过程中会慢慢发生松弛，从而引起制品翘曲、变形甚至应力开裂。消除的办法时退火或溶胀（如纤维热定形时吹入水蒸汽）以加速应力松弛过程。

蠕变涉及到高分子材料结构、分子量、分子链等等因素。避免蠕变，就是想方法让材料稳定，如提高弹性让临界应力大，添加抗氧剂让耐老化性能好，分子结构稳定。

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