Chapter 6 聚合物的流变性.pptVIP

Viscous flow (Rheology) 内容;当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受外力作用时，既表现粘性流动，又表现出弹性形变，因此称为高聚物流体的流变性或流变行为 流变学是研究物质流动和变形的一门科学，涉及自然界各种流动和变形过程。 高聚物流变学 ( rheology of polymers ) 研究的主要对象包括高聚物固体和流体，本节主要以后者为对象，着得讨论聚合物熔体的流动行为，介绍聚合物流变学的基本观点和结论。;一、聚合物的流动态;表1 部分聚合物的流动温度;二、流 动 机 理; 高分子的流动不是简单的整个分子的迁移,而是各个链段分段运动的总结果,在外力作用下,高分子链不可避免的要顺外力的方向有所伸展,即高聚物进行粘性流动的同时伴随着一定量的高弹形变,外力消失后高分子链又要蜷曲,形变要恢复一部分.; 高弹形变的回复过程也是一个松弛过程;薄部分: 散热快,冷却快,链段运动很快冻结,高弹形变恢复的少. 厚部分:散热慢,冷却慢,链段有充分的时间进行调整,高弹形变恢复的多.;所以， 制件厚薄两部分的内在结构很不一致，在它们的交界处存在着很大的内应力，易引起制品的变形或开裂;§6-2. 流体的类型-聚合物的流变性;dy;二.非牛顿流体: 不符合牛顿流动定律,称为非牛顿流体.通常可以用流动曲线来作判定.;N-牛顿流体; D-切力增稠流体（胀流体） S-切力变稀流体（假塑性流体） iB-理想的宾汉流体; PB-假塑性宾汉体;1.宾汉流体(塑性体): 剪切应力小于一定值?y,流体不动,当?? ?y时,才产生牛顿流动.例如:牙膏,涂料和泥浆.;3.膨胀性流体: 随着剪切速率的增加,粘度变大,切力变稠. 例如:分散体系,聚合物悬浮体系,胶乳等.P202.9-4;真正的聚合物流体的流动遵从的规律:遵循幂律定律;绝大多数实际的聚合物的流动行为遵从普适流动曲线.; 高分子熔体的流动曲线形状的解释:分子缠结理论;1.在足够小的切变速率下,大分子处于高度缠结的拟网状结构,流动阻力很大,此时缠结结构的破坏速度等于生成速度,故粘度保持恒定最高值,表现为牛顿流体的流动行为; 2.当切变速率变大时,大分子在剪切作用下由于构象的变化而解缠结并沿流动方向取向,此时缠结结构破坏速度大于生成速度,故粘度逐渐变小,表现出假塑性流体的行为;;剪切粘度: ?a-表观粘度; 对应于剪切流动,速度梯度方向垂直流动方向 举例: 熔体或者高分子浓溶液在挤出机, 注射机管道中或者喷丝板孔道中.;那么这个粘度也叫”表观粘度”对应的流体也叫”表观流体”, 高聚物的流动包括两种:一种是不可逆的形变,另外是伴随高弹形变,使总形变变大,而牛顿粘度是对前者而言的, 即表观粘度并不完全反映高分子不可逆形变的难易程度.;表征流动性的好坏,越大,流动性越差,越小越好.;举例:落球粘度计; 速度梯度方向平行于流动方向,例:吹塑成型中离开模口后的流动,纺丝中离开喷丝口后的牵伸.P219;?a;③拉伸粘度与拉伸应变速率的关系: 从结构变化分析:拉伸流动中会发生链缠结,使拉伸粘度降低,但同时链发生伸展并沿流动方向取向,分子间相互作用增加,流动阻力增加,伸展粘度变大.拉伸粘度取决于这两个因素哪一个占优势.;三、熔融指数（MI）: 工业上采用的方法.;MI越大,流动性越好, 注塑成型:MI高 挤出成型:MI低 吹塑:介于两者之间.;1.粘性流动的特点? 2.画出各种流体的流动曲线,并指明它们的特点且举例.; ?a: 由分子间的相互作用和 分子链间的缠结程度决定;一.外界条件: 包括T,P,?,剪切速率.;ln?;刚性链: 或分子间作用大,或侧基空间位阻大： 流动活化能大，对温度敏感。 Eg ：PC、PMMA、PAN、PS;② ? 和 ?↑, ?↓;刚性链:两者↑,?下降不明显 柔性链:两者↑,?下降明显.;实际的意义: 对于刚性链不能盲目的通过增加柱塞压力与螺杆转速来增加流动性，而是提高料筒的温度 对于柔性链不能通过提高温度,应是提高柱塞压力与螺杆转速增加聚合物的流动性.;③ 压力 P↑,?↑;二、高分子链的化学结构对粘度的影响:; 许多聚合物熔体的剪切粘度对分子量具有相同的依赖性: 聚合物都各自有一个临界分子量,当小于Mc时,粘度与分子量成正比,当大于时,则粘度随着分子量急剧增大.;?=0; 不同用途与不同加工方法对分子量的要求也不相同,合成橡胶控制在20万左右,合成纤维则较小,否则通过直径为0.16-0.45mm的小孔会困难. 注射成型用的分子量较低,挤出成型用的分子量较高,吹塑成型用的分子量介于两者之间;②分子量分布的影响.; 分布窄的长链比率小,在剪切