高分子成型加工第2章聚合物的流变性质.pptVIP

第二章 聚合物的流变性质;第一节 聚合物熔体的流变行为;层流:液体主体的流动是按许多彼此平行的流层进行，同一流层之间各点的速度彼此相同，但各层之间的速度不一定相等. 湍流: 当流速超过临界值时，流体会出现扰动，再大会变为湍流。雷诺准数Re作为层流和湍流的区分系数 。 成型时的雷诺准数通常小于10，一般为层流 ;一、牛顿流体及其流变方程;2.牛顿流体的特点 (1)牛顿流体的流动曲线是通过原点的直线。直线的斜率是牛顿粘度，在一定温度下为一常数。 (2)牛顿流体中的应变具有不可逆性质，即纯粘性流动。;二、非牛顿流体及其流变行为;粘性流体;（1）假塑性流体 特点：熔体的表观粘度随着剪切应力的增加而减小，聚合物流体中最常见的形态。 剪切变稀的原因：① 高分子链的严重不对称；② 流动单元不是单个分子，而是超分子群集体，剪切速率增加，尺寸变小，表观粘度减小 ③大分子的缠结，形成大分子的物理交链点，受到破坏后使得表观粘度下降。;（2）膨胀性流体 特点：表观粘度随剪应力的增加而上升 剪切增稠的原因：静态时，流体勉强充满固体粒子之间的小空隙，当剪应力不大时，流体可在移动的固体粒子间充当润滑剂，表观粘度不高，但当剪应力增高时，固体粒子间的紧密堆砌就被破坏，整个体系显得有些膨胀，润滑作用受到限制，表观粘度就增大;（3）宾汉流体 特点：只有当剪应力高到屈服应力值时才发生塑性流动，且剪应力与应变速率呈线性关系 流动方程： 当剪应力小于屈服应力时为固体，一旦大于该值立刻呈现流动行为，原因是流体静止时形成了凝胶结构，外力增大受到破坏开始流动。如牙膏、油漆、润滑脂、泥浆等都属于或接近宾哈流体;（4）有时间依赖性的流体 流体剪切速率不仅与所施加的剪切应力有关，还依赖于应力所施加时间的长短，又有触变性流体和震凝性流体两种 触变性流体：随剪切应力持续时间下降的流体为摇溶性流体，如涂料和油墨。 震凝性流体：与上述溶液性质相反的流体。如某些浆状物和石膏的水溶液。; 触变性流体 震凝性流体;2.指数定律; 指数定律的另一种表达形式：;3.在宽广的 范围内聚合物流体的行为 ;★第一牛顿区：低 范围，零切粘度ηo 解释：①聚合物结构未改变，粘度为常数。 ②大分子热运动强烈，削弱了应变对应力的依赖性，粘度不改变。;第二节 影响聚合物流变行为的因素;一、温度对粘度的影响;;（2）Williams等的研究成果：在Tg以上至Tg+100℃的区间内，非晶态聚合物的粘度的对数与其处于温度T（TTg）时的自由体积分数成反比。;二、压力对粘度的影响; 压力-温度等效性： P↑和T↓?η↑ 例如： 绝大部分聚合物，P↑至1000atm时，粘度变化相当于T↓了30~50℃。 等效值(△T/△P)η≈(3 ~ 9) ×10-2℃/atm，此值与分子量无关。;三、剪应力和剪切速率对粘度的影响; 对加工过程来说，在可用的 范围内，应选择在粘度对 较不敏感的剪切速率下操作更合适。因为此时 的波动不会造成制品质量的显著差别。;四、聚合物结构因素和组成 对粘度的影响;2.分子量大小;临界分子量MC=5000~15000 当 MC时，1α1.8， ，近似成直线关系，表现为牛顿型流动。 当 MC时，α=3.4~3.5， ??呈指 数函数关系，非牛顿型流动行为明显。 出现非牛顿流动的 随分子量增大而向低值方向移动。;;3.分子量分布;4.添加剂;小结：;五、热塑性和热固性聚合物 流变行为的比较;; 其中温度对热固性聚合物流动性的影响是粘度和固化速度两个矛盾因素共同决定的。;思考题：