聚合物的流变性质.ppt

2、压力作用下的粘度变化 压力作用使聚合物的自由体积减小，大分子的间距增 加，链段的活动范围缩小，分子间作用力增加，以致液 体的粘度增加。 增加压力引起液体粘度变化说明，单纯增加压力来 提高聚合物液体的流量是不合适的，过大的压力会造 成功率的过大消耗和设备的更大磨损。 3、压力—温度等效性 一种聚合物在正常的加工温度范围内，增加压力对粘度的影响与降低温度的影响具有相似性。这种在加工过程中通过改变压力和温度都能获得相同的粘度变化的效应称为压力—温度等效性。 三、粘度对剪切速度的依赖性 在通常的加工条件下，大多数的聚合物熔体都表现为非牛顿型流动，其粘度对剪切速度有依赖性。 1、粘度对剪切速度的依赖性 以100秒-1和1000秒-1的粘度比来表示粘度对剪切速度的敏感性。 2、加工时剪切速度的选择 选择粘度对剪切速度不敏感的区域进行。 四、结构、组成对粘度的影响 1、链结构和链的极性 （1）柔性链 （2）刚性链 （3）支链 （4）侧基 分子量： FOX-Flory公式 分子量分布： （1）分布用重均分子量与数均分子量之比表示 （2）平均分子量相同时，分布宽的，粘度低。 添加剂： （1）分类 （2）固体添加剂 （3）液体添加剂 二、非牛顿流体及其流变行为 聚合物由于其大分子长链结构和分子间的缠结，它的流动行为比较复杂。它的流动常常是，剪应力与剪切速率不再成比例关系，其粘度也不再是常数。把这类不服从牛顿流动定律的流动称为非牛顿流动。具有此种流动行为的液体称为非牛顿液体。 几种典型的非牛顿流体 粘性液体及其指数定律 n 称为流动行为特定指数（简称流动指数），表征液 体偏离牛顿型流动的程度。 1-牛顿流体 2-膨胀性流体 3-假塑性流体（服从指数定律） 4-假塑性流体（不服从指数定律） 宽剪切速率范围的流动曲线 第一流动区 1、低剪切速度下流动，表现为牛顿性流动 2、液体具有恒定的粘度 3、适合流延成型、胶乳的涂刮、涂料的涂刷等 4、聚合物流体在第一流动区所对应的粘度称为，零切粘度 第二流动区 1、聚合物流体表现为非牛顿性流动区域； 2、在剪应力的作用下，液体的结构发生了变化，粘度也随之发生变化； 3、粘度变化的两种趋势：剪切变稀、剪切增稠 第三流动区 聚乙烯的流动曲线 1-121.1℃; 2-148.9℃; 3-176.5℃; 4-204.3℃; 5-234.3℃ 时间依赖性液体 表现: 流动时的应变或粘度不仅与剪应力(或剪切速度)的大小有关，还与应力作用时间有关。 两种表观粘度随时间的变化 1、触变性液体：作用时间增加，表观粘度降低 产生原因：外力作用下，将静止时形成的次价键交联点破坏，从而是粘度降低。 2、震凝性液体：作用时间增加，表观粘度增加 产生原因：液体中不对称的粒子在剪切作用下发生了取向排列，形成暂时的次价键交联点 这两种液体粘度变化都是可逆的，因为液体中粒子或分子没有发生永久性的形变。 粘弹性液体 粘弹性液体的应力-应变关系曲线 a-成型加工时的形变(TTg); b-成型后可逆形变回复(TTg);c-成型后可逆形变回复(T=室温或TTg) 在粘性流动中，弹性行为已经不能被忽略的液体。如：PE、PS等聚合物的熔体。 如何判断是否属于粘弹性液体 液体流动以弹性为主还是以粘性行为为主，取决于外力作用时间与松弛时间的关系。 （1）tt*，液体总形变以粘性形变为主，反之以弹性行为为主 （2）粘度很低的简单液体：t*=10-11s， 固体： t*104s 一般弹性体： t*在10-4-104之间 （3）流动液体中的弹性形变还与聚合物的分子量、外力作用时间、速度及熔体温度有关。 三、热塑性和热固性聚合物流变行为的比较 热塑性聚合物：加热主要发生物理变化，使聚合物达到粘流态以成型，然后冷却定型，材料的粘度在加工条件下没有发生不可逆变化。 热固性聚合物：加热不仅发生物理变化，而且使活性官能团发生交联。一旦材料硬化后，η→∞。 热固性聚合物熔体的剪切粘度与温度、剪切速率和硬化程度α有关。 其中A,α为常数；t为加热时间，t增加则ф降低。 加工温度对熔体流动性的影响 在一定的温度范围内，流度随着时间的延长而下降。 Gibson关系式 流动度降低到某一定值时，所需的硬化时间H与温度T的关系。 A,,b为常数，T为加工时的温度。 综合考虑时间与温度的因素 Vc-硬化速度； T-温度； t –时间 第二节 影响聚合物流变行为的主要因素 第二节 影响聚合物流变行为的主要因素 在一定的剪切速度下，聚合物的粘度由聚合物熔体中的自由体积和大分子链间的缠结决定。 影响聚合物粘度的主要因素有： 一、温度 二、压力 三、剪切速度或剪切力 四、聚合物的结构及组成 一、温度对粘