高分子物理与化学教案设计第五章.ppt

不同高聚物的曲线的斜率不同，这意味着不同高聚物的粘度对温度的不同敏感性。 直线斜率越大，则流动活化能越高，粘度对温度变化越敏感。一般讲，分子链越刚性或分子间作用力越大，则流动活化能越高，则这种聚合物的粘度对温度敏感性较大。 如刚性的PC、PMMA，温度升高50℃则粘度下降一个数量级。而柔性高分子，如PE、PP、POM等的斜率小，说明流动活化能小，粘度对温度的变化不敏感。对于这类高聚物成型加工中，仅仅靠改变温度来增加其流动性显然难以奏效，反而一味升温会引起降解，降低质量。因此主要采取注射时加大柱塞压力或螺杆转速来增加剪切力，以减小粘度，增加流动性。 Williams，Landel，Ferry根据大量的实验数据，提出著名的WLF方程，表明了粘度和温度的半定量关系： 这是一个成功的式子，很好地描述了高聚物在Tg～Tg+100℃范围内粘度与温度的关系。对于大多数非晶高聚物，可由上式计算该温度范围内的粘度。 总结η～T关系式 用WLF方程： 剪切速率对熔体粘度的影响 柔性链的粘度随剪切速率增加明显下降。原因：链柔顺，易取向。如氯化聚醚和POM。 刚性链则不敏感。 原因：链刚性，分子间力大，不易受 剪切力而取向。如聚碳酸酯和醋酸纤 维。 1——氯化聚醚（200oC） 2——聚乙烯（180oC） 3——聚苯乙烯（210oC） 4——醋酸纤维（210oC） 5——聚碳酸酯（302oC） 剪切力对熔体粘度的影响 与剪切速率对粘度的影响相似，柔性链的粘度对剪切力敏感，刚性链则不敏感。 1——聚碳酸酯（280oC） 2——聚乙烯（200oC） 3——聚甲醛（200oC） 4——PMMA（200oC） 5——醋酸纤维（180oC） 6——聚酰胺（230oC） 通常柔性高分子如聚甲醛和聚乙烯等熔体粘度对切应力的敏感性较大，刚性高分子如聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯等的粘度则表现出较小的切应力敏感性。 小 结 名词解释： 宾汉流体、假塑性流体、膨胀性流体 简答题： 1、简述影响粘流温度的因素； 2、简述影响熔体粘度的因素。 谢 谢！ * 外力的影响 外力越大，Tf越低。 原因：增大外力可更多地抵消分子链沿与外力作用方向的热运动，提高链段沿外力作用方向向前跃迁的几率，使分子链重心发生有效位移；外力作用时间越长，Tf越低。 例如：近来发展起来的冷压成型，实际上是上面原则的应用；对较高Tf的树脂，注射成型中常采用较高注射压力也是遵循这一原则。 总之，Tf是成型加工下限温度 Td是成型加工上限温度 成型温度要选在TfT成型Td HDPE 100~130 170~200 300 PP 170~175 200~220 PS 112~146 170~190 PVC 165~190 170~190 140 Tf T注射 Td 为了提高高聚物的流动性和减少弹性形变，通常成型加工温度比粘流温度高几十度。但温度过高，可能引起高聚物的热分解，而直接影响制品的质量。适宜的成型温度要根据经验反复实践才能确定，Tf与Td相差越远越有利于成型加工。 高聚物熔体的粘性流动 粘流态高聚物的流动性(mobility) 大部分聚合物是利用其粘流态下的流动行为进行加工成型，因此必须在聚合物的流动温度以上进行加工，但是究竟选择高于流动温度以上多少才能进行加工。 这要由Tf以上粘流聚合物的流动行为决定。如果流动性能好，则加工可选择略高于Tf的温度即可，所施加的压力也可小一些，相反如果聚合物流动性能差，就需要温度适当提高一些，施加的压力也要大一些，以便改善聚合物的流动性能。 不同的加工方法要求的流动性的程度也不同，一般讲：注射要流动性好些，才能注满模腔各个位置；挤出可以流动性稍差些；吹型流动性可介于上二者之间。 衡量流动性的指标 熔融指数（MI：Ｍelting　Index） 定义：热塑性塑料在一定温度和压力下，熔体在十分钟内通过标准毛细管的质量值，以（g/10min）来表示。 MI是加工上的一个重要指标，在工业上常采用它来表示熔体粘度的相对值。流动性好，MI大；流动性差，MI小。 注意事项： 熔体粘稠的聚合物一般属于非牛顿流体（假塑体），η不是常数。只有在低的剪切速率下才比较接近牛顿流体，因此从熔融指数仪中得到的流动性能数据，是在低的剪切速率的情况下获得的，而实际成型加工过程往往是在较高的切变速率下进行的。所以实际加工中，还要研究熔体粘度时温度和切变应力的依赖关系。 η与T的关系：