第七章 聚合物流体的流变性1.pptVIP

第三章 聚合物流体的流变性 聚合物加工如化纤纺丝、橡胶加工、塑料成型都离不开聚合物的流动与形变。 典型製程之流場強度範圍 加工問題的實例-- Extrusion 一．非牛顿流体的表征 1．聚合物流体的流动行为 ?12 与 非线性，粘度随 而变 当n=1时，牛顿流体，牛顿粘度?不变 ； 流动曲线：聚合物流体的剪切应力?12与剪切速率 的关系的曲线。 不同的 范围内，粘度对 的依赖关系是不同的。 流体的非牛顿指数n（ n =dlg ?12 /dlg ）越小，则随着 的增大表观粘度?a下降越烈。 大分子链间发生的缠结。缠结点浓度↓ ?a ↓ (一)聚合物分子结构对粘度影响 分子结构（链结构、相对分子质量及相对分子质量分布） 1．链结构的影响 链的刚柔： 柔性越大，缠结点多，解缠和滑移难，非牛顿性强。 刚性增加，分子间作用力大，粘度对 的敏感性减小;对温度的敏感性增加。 温敏性和切敏性高分子 （2）支链结构： 分子量相同, η支链≤ η直链； 2．分子量的影响 分子量增大, 分子链越长, 链段数越多, 链段协同难。分子链越长, 分子间发生缠结作用的几率大, 从而流动阻力增大, 粘度增大。 ②聚合物溶液的浓度C 对于聚合物浓溶液：C ↓ Mc ↑ 例: PAN/NaSCN-H2O浓溶液， C =45.4%，Mc=1.3?103； C = 15%时，Mc=6.03?104 影响?数值的因素: ①分子量 例:UHMW-PAN的??5.7 UHMW-PAN溶液的分子量大小对黏度的影响很大： 分子量发生波动时，黏度的急剧变化。 ②剪切速率 分布加宽度，粘度↓， 聚合物分子量分布宽，可纺性下降。 （二）聚合物溶液浓度对粘度的影响 与分子量的影响类似。浓度↑ ?0 ↑ 浓度影响流动曲线： C↑，流体向非牛顿流动过渡，n↓。 （三）温度对粘度的影响 T↑， ?a↓。 T＞＞Tg时， 符合Arrhenius方程式： 式中：A为物性常数； E?为粘流活化能； R为气体常数； T为绝对温度。 从?a与T的关系可以求出E? 。 表7-5 聚合物熔体剪切粘流活化能E? 注意： E?随 而↑，但 ≥103， E?不变。 （四）溶剂性质对粘度的影响 溶剂本身粘度越大，同样浓度聚合物溶液的粘度也越大。 粘流活化能E?增加， 等粘度溶液浓度减小。 填加剂对粘度有影响 可溶性杂质 （五）混合对粘度的形响 1．共混物组成对粘度的影响 Polymer+Polymer 2．粒子填充剂对粘度的影响 固体物质的加入使粘度增大 溶剂或增塑剂等液体填加剂使?a降低， ↑,如图。 （六）流体静压 流体静压力导致流体粘度?a增高。 了解影响流体剪切粘度的因素意义： ①衡量聚合物流体质量是否正常的依据； ②当剪切粘度与正常情况发生偏差时，可提供寻找偏差原因的途径，改善可加工性。 ③可提供特定流动条件下的表观黏度 作lg ηa~ 1/2图 结构黏度指数△η ⑤有利于确定加工工艺条件 例:UHMW-PAN溶液 第三章 聚合物流体的流变性 第二节 聚合物流体的拉伸粘性 一．拉伸粘性的表征 拉伸粘度?e：表示流体对拉伸流动的阻力。 在稳态简单拉伸流动中： 式中：?11 为横截面上的拉伸应力（Pa）； 为拉伸应变速率（s-1） 在低 下，聚合物为牛顿流体，?e与 无关， ?e=3 ?o。 非牛顿体，拉伸粘度与零切粘度的关系： 当?＝0时，上式简化为?e＝3?0 ，即牛顿流体为松弛时间为零的粘弹体。 二．影响拉伸粘度的因素 1．拉伸应变速率的影响 按洛奇模型 ： 2．温度的影响 ?e随温度↑而↓ 即符合Arrhenius方程式：